61
Materijali za vježbe iz biokemije za studente stomatologije Interna skripta 2014

za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

  • Upload
    doandan

  • View
    223

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

Materijali za vježbe iz biokemije za studente stomatologije

Interna skripta

2014

II

Prema Priručniku za vježbe iz medicinske kemije i biokemije za studente medicine

autora nastavnika i suradnika Katedre za medicinsku kemiju biokemiju i kliničku kemiju

Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu ndash abecednim redom

prof dr sc Nicoletta Burger

prof dr sc Ivančica Delaš

prof dr sc Blaženka Foretić

prof dr sc Svjetlana Kalanj Bognar

dr sc Ivana Karmelić

prof dr sc Jasna Lovrić

prof dr sc Marko Mesarić

prof dr sc Daria Pašalić

dr sc Igor Picek

doc dr sc Slavica Potočki

prof dr sc Jadranka Sertić

prof dr sc Željka Vukelić

Pripremile

dr sc Dragana Fabris

dr sc Ivana Karmelić

dr sc Kristina Mlinac

III

Sadržaj Vježba 1 Proteinihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

Vježba 2 Enzimihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8

Vježba 3 Kromatografske metode u analizi bioloških materijalahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

Vježba 4 Ugljikohidratihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

Vježba 5 Lipidihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

Vježba 6 Analiza mokraćehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

Vježba 7 Porfirini i žučne bojehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

Vježba 8 Nukleinske kiselinehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip43

Vježba 9 Acido-bazni i mineralni status organizmahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip51

1

Vježba 1

PROTEINI

Svrha je vježbe upoznati metode kvalitativnog i kvantitativnog određivanja aminokiselina i proteina

Proteini su nakon vode masenim udjelom najznačajniji sastojak svih stanica i krvne plazme Svi

prirodni peptidi i proteini izgrađeni su od 20 aminokiselina a slijed aminokiselina a time i struktura

proteina kodiran je nukleinskim kiselinama Pored toga što aminokiseline izgrađuju proteine one imaju

i druge važne funkcije u živim organizmima U metaboličkim se procesima koriste kao ishodni spojevi

za sintezu brojnih biološki značajnih spojeva U krvi i mokraći je u slobodnom obliku prisutno svih 20

aminokiselina Koncentracija slobodnih aminokiselina varira u rasponu od 030-035 gL Budući da

brojna oboljenja izravno utječu na koncentraciju pojedinih aminokiselina u krvi i mokraći razvijene su

jednostavne i automatizirane metode dokazivanja i određivanja količine svih aminokiselina što

omogućuje brzu i točnu dijagnostiku

Kratki polimeri aminokiselina koji sadrže manje od 50 aminokiselina povezanih peptidnom vezom

nazivaju se peptidima Peptidi imaju vrlo bitne biološke uloge Najpoznatiji peptidi su s jedne strane

hormoni (inzulin hormon rasta oksitocin i dr) a s druge antibiotici (gramicidin A tirocidin bacitracin)

Pored toga peptidi mogu obavljati funkciju neuroprijenosnika ili koenzima Frederick Sanger je 1953

godine prvi odredio aminokiselinski slijed peptidnog hormona inzulina Ovim radom prvi puta se

dokazalo da protein ima definiran aminokiselinski slijed i da su sve aminokiseline u proteinu L-

aminokiseline

Proteini se od peptida razlikuju po složenosti građe i veličini molekula Osim što služe kao gradivni

sastojci svih staničnih struktura proteini sudjeluju u gotovo svim biološkim procesima stanica i

organizma što govori o njihovim značajnim i raznovrsnim biološkim funkcijama čije je razumijevanje

moguće jedino poznavanjem strukture proteina Patofiziološka stanja organizma praćena su promjenom

koncentracije aminokiselina i proteina te aktivnosti enzima Stoga se određivanjem koncentracije

proteina ili aktivnosti pojedinog enzima u biološkom uzorku (krv plazma likvor urin želučani sok)

dobivaju važni dijagnostički podatci

U vodi se proteinske molekule otapaju stvarajući makromolekularne koloide Pod utjecajem različitih

čimbenika dolazi do razaranja nativne konformacije proteina što dovodi do gubitka njegove biološke

funkcije ili denaturacije Potpuno denaturirani protein poprima različite nasumične konformacije

(konformacija slučajnog klupka) koje su biološki inaktivne Do denaturacije proteina najčešće dolazi pod

utjecajem povišene temperature promjene pH (pri ekstremno niskim i visokim vrijednostima pH)

djelovanjem specifičnih agensa (denaturansa) dodatkom organskih otapala pri povećanoj koncentraciji

soli (taloženje ili isoljavanje proteina) dodatkom teških metala (Hg2+ Pb2+ Ag+ Cd2+) te dodatkom

različitih oksidansa i reducensa

Zadatak 1 Kvalitativne reakcije dokazivanja aminokiselina i proteina

Za dokazivanje proteina koristi se više reakcija koje se mogu podijeliti na dvije skupine obojene i

taložne

Obojene reakcije ndash temelje se na dokazivanju peptidne (amidne) veze ili na dokazu pojedinih

2

aminokiselina odnosno funkcionalnih skupina koje sadržava pojedina aminokiselina

Najpoznatije su sljedeće obojene reakcije na proteine

biuretska reakcija - dokaz peptidne veze

reakcija s olovovim(II) acetatom - dokaz proteina koji u svojoj strukturi sadržavaju

aminokiseline sa sumporom (cistein metionin)

ksantoproteinska reakcija (reagens konc otopina HNO3) - dokaz proteina koji u svojoj strukturi

sadržavaju aromatske aminokiseline (tirozin fenilalanin triptofan)

ninhidrinska reakcija (reagens ninhidrin) - sve aminokiseline i proteini pokazuju pozitivnu

ninhidrinsku reakciju

Hopkin-Colova reakcija (reagens s glioksilnom kiselinom) - dokaz proteina koji u svojoj strukturi

sadržavaju aminokiseline s indolnim prstenom (npr triptofan)

reakcija s Millonovim reagensom (reagens živa u konc HNO3) - dokaz proteina koji u svojoj

strukturi sadržavaju aminokiseline s fenolnim prstenom (npr tirozin)

reakcija prema Sakaguchiju (reagens alkoholna otopina α-naftola) - dokaz proteina koji u

svojoj strukturi sadržavaju aminokiselinu s gvanidino skupinom (arginin)

Reakcije taloženja vezane su za koloidna svojstva proteinskih čestica Proteinske molekule koje su

stabilizirane nabojem i otapalom talože se kada se faktori stabilizacije uklone Taloženje može biti

reverzibilno i ireverzibilno Reverzibilno taloženje proteina uzrokuju zasićene otopine soli primjerice

(NH4)2SO4 Na2SO4 ili MgSO4 Ireverzibilno taloženje proteina događa se pod utjecajem povišene

temperature dodatkom jakih kiselina soli teških metala ili dodatkom nekih specijalnih organskih

molekula kao što je sulfosalicilna kiselina

11 Reakcija s olovovim(II) acetatom

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH 5 -tna otopina (CH3COO)2Pb Uzorak otopina proteina Epruvete i kapalice

Načelo

Reakcijom s olovovim(II) acetatom dokazuje se prisutnost -SH skupina i disulfidnih veza u

strukturi proteina Zagrijavanjem u koncentriranoj otopini NaOH proteini se hidroliziraju pri čemu se

oslobađa sulfidni ion (S2-) i nastaje Na2S koji potom reagira s (CH3COO)2Pb dajući crni talog teško

topljivog PbS

Postupak

U epruvetu dodajte ~ 1 mL uzorka te punu kapalicu NaOH i oprezno uz mućkanje zagrijavajte do

vrenja Zatim kapalicom dodajte otopinu (CH3COO)2Pb do pojave teško topljivog taloga PbS

Reakciju stvaranja PbS prikažite kemijskom jednadžbom

Napišite izraz za produkt topljivosti PbS

3

Strukturnom formulom prikažite metionin cistein i cistin

12 Ksantoproteinska reakcija

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH Konc otopina HNO3 Uzorak kožica animalnog podrijetla (pileća pureća svinjska) Epruvete i kapalice

Načelo

Ksantoproteinskom reakcijom se dokazuje prisutnost aromatskih aminokiselina fenilalanina

tirozina i triptofana u strukturi proteina Reakcija se zasniva na nitriranju aromatskoga prstena

aminokiselina Reakciju pokazuju i čvrsti (u vodi netopljivi) proteini pa tako ako kapnemo konc HNO3

na kožu ili nokat nastat će žuta boja koja nestaje tek regeneracijom tkiva

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru U epruvetu stavite komadić kožice animalnog porijekla te

OPREZNO dodajte punu kapalicu koncentrirane HNO3 i ostavite stajati oko 10 minuta na sobnoj

temperaturi a zatim OPREZNO u epruvetu dodajte punu kapalicu NaOH

OPREZ epruvetu lagano nakositi i omogućiti da se sadržaj kapalice lagano slijeva niz stijenke

epruvete Otvor epruvete usmjeriti od sebe ali nikako prema nekom drugom Obvezno se koristite

zaštitnim naočalama i rukavicama

Što ste uočili

Strukturnom formulom prikažite aminokiseline fenilalanin tirozin i triptofan

Zadatak 2 Određivanje mucina u slini (Molischov test)

Mucini su glikoproteini velike molekulske mase s visokim sadržajem ugljikohidrata (oko 50) Glavni

su sastojak viskoznog mukusa prisutnog u sekretu gastrointestinalnog respiracijskog i reprodukcijskog

trakta Glavna uloga mucina je podmazivanje (lubrifikacija) i stvaranje zaštitne fizičke zapreke na

površini epitela

4

Reagensi i pribor 20 -tna topina α-naftola u apsolutnom etanolu H2SO4 konc H2O dest Uzorak slina Epruvete i kapalice

Načelo

Molischov test (Molisch-Udranski) koristi se za dokazivanje slobodnih ili vezanih ugljikohidrata

a u ovoj reakciji služi za dokazivanje šećernih ostataka glikoproteina mucina Reakcija se temelji na

dehidrataciji molekula šećera sulfatnom kiselinom pri čemu od pentoza nastaje furfural a od heksoza

5-hidroksimetilfurfural Furfural i njegovi derivati s fenolima (timol α-naftol rezorcinol) stvaraju

obojene kondenzacijske produkte

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru 1 mL sline razrijediti s 05-1 mL destilirane vode dodati 2

kapi alkoholne otopine α-naftola i promiješati Pažljivo dodati 1 mL koncentrirane sulfatne kiseline

(podliti uz stijenke epruvete bez miješanja) do pojave odvojenih slojeva

Što ste uočili

Zadatak 3 Kvantitativne metode određivanja proteina

Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina Izbor metode i postupka

ovisi o vrsti i količini ispitivanog (analiziranog) uzorka kao i o pretpostavljenoj koncentraciji proteina u

uzorku Najčešće korištene metode za određivanje koncentracije proteina u nepročišćenom ekstraktu

zasnivaju se na mjerenju apsorbancije biuretska metoda Lowryjeva metoda i Bradfordova metoda

Kod navedenih kolorimetrijskih metoda koncentracija proteina ovisi o broju i sastavu aminokiselina te

ovakva mjerenja zahtijevaju primjenu standarda koji je protein po sastavu jednak ili sličan proteinu koji

se analizira

Biuretska metoda

dokaz peptidne veze (reakcijom iona Cu2+ u lužnatom mediju s atomima dušika peptidnih veza

u polipeptidnom ili proteinskom lancu nastaje kompleksni spoj)

nastali kompleks je ljubičaste boje s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 540 nm

manje osjetljiva na vrstu proteina koji se određuje

prikladna za analizu otopina proteina u koncentracijama 10 ndash 10 mgmL

Bradfordova metoda

brza jednostavna i niskog praga osjetljivosti

temelji se na vezanju slobodne boje Coomassie Brilliant Blue G-850 na proteine pri čemu dolazi

do pomaka njenog apsorpcijskog maksimuma s valne duljine 465 nm na 595 nm

prikladna za određivanje koncentracije proteina u sadržaju određene stanične frakcije kao i pri

procjeni količine proteina potrebne za gel elektroforezu

donji prag osjetljivosti iznosi 05 μgmL proteina

5

Lowryjeva metoda

kombinira biuretsku metodu i reakciju redukcije fosfomolibdata i fosfovolframata u Folin-

Ciocalteuovu reagensu djelovanjem fenolnih spojeva (npr tirozina) dajući plavo-ljubičasti

kompleks s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 740 nm

osjetljivost ove metode je 10 ndash 100 μg proteina

31 Određivanje koncentracije proteina metodom prema Lowryju

Cilj

Upoznati se s kolorimetrijskom metodom određivanja koncentracije proteina prema Lowryjevoj

metodi načinom izrade i uporabom baždarnog dijagrama

Konstrukcija baždarnog dijagrama

Kako bi se mogla odrediti koncentracija nekog proteina ili smjese proteina u otopini potrebno je

prethodno konstruirati baždarni dijagram tj dijagram ovisnosti apsorbancije o koncentraciji proteina

Prema niže navedenom postupku provest će se mjerenje s 5 uzoraka poznate i različite

koncentracije proteina (standardni niz) Na osnovi izmjerenih vrijednosti apsorbancije pri valnoj duljini

od 740 nm (A740) konstruirat će se dijagram ovisnosti A740 o koncentraciji proteina u otopini Nakon što

se provede isti postupak s uzorkom otopine u kojoj želimo odrediti koncentraciju proteina (proba)

pomoću baždarnog dijagrama se očita koncentracija proteina u ispitivanom uzorku

Reagensi i pribor A 2 -tna otopina Na2CO3 u 01 M NaOH (bezvodni Na2CO3)

B 05 -tna otopina CuSO4 5 H2O C 2 -tna otopina KNa-tartarata Lowryjev reagens 100 mL otopine A + 1 mL otopine B + 1 mL otopine C Folin-Ciocalteuov reagens 1 mL otopine Folin-Ciocalteu + 2 mL dest H2O Standardna otopina albumin goveđeg seruma u vodi BSA (eng bovine serum albumin) 1 mgmL Uzorak otopina albumina nepoznate koncentracije Spektrofotometar vibracijska miješalica (Vortex) epruvete 12 mm x 100 mm automatska pipeta

Postupak

Pripremite slijepu robu (sadržava samo otapalo) i pet reakcijskih smjesa za pripremu razrjeđenja

standardne otopine (BSA) te reakcijsku smjesu s uzorkom nepoznate koncentracije (proba) prema

sljedećoj tablici

Broj epruvete slijepa proba 1 2 3 4 5 proba

V (standardne otopine BSA) microL ndash 10 20 30 40 50 ndash V (destilirane vode) microL 200 190 180 170 160 150 ndash

V (uzorka) microL ndash ndash ndash ndash ndash ndash 200

V (Lowryjevog reagensa) mL 20 20 20 20 20 20 20

Nakon što ste u svaku epruvetu dodali po 20 mL Lowryjevog reagensa (prema tablici) sadržaj

epruveta promiješajte i ostavite na sobnoj temperaturi Nakon 12 minuta u svaku epruvetu brzo

dodajte 200 μL Folin-Ciocalteuova reagensa uz snažno miješanje (Vortex) Ostavite na sobnoj

Folin-Ciocalteuov reagens nestabilan je u jako lužnatoj otopini (Lowryjev reagens) pa se mora dodati brzo i dobro promiješati

6

temperaturi 40 minuta Nakon razvijanja boje izmjerite apsorbanciju prema slijepoj probi na

spektrofotometru (λ 750 nm)

Napomena Boja je postojana unutar intervala 40-60 minuta

Rezultati

Izračunajte koncentraciju BSA u svakom pojedinom uzorku standardnog niza i podatke upišite u

tablicu U tablicu upišite i izmjerene vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i probe

Broj epruvete 1 2 3 4 5 Proba

γ (proteina) mg mL-1

A

Na osnovi dobivenih vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i poznatih koncentracija

BSA konstruirajte baždarni dijagram s pravcem Vrijednost dobivene apsorbancije uzorka ucrtajte u

koordinatu baždarnog dijagrama te preko baždarnog pravca očitajte koncentraciju proteina u uzorku

(proteina) = ____________ gL

7

1 S pomoću kemijskih formula prikažite reakciju između aminokiselina __________________ i

____________________ te označite tip kemijske veze

2 Što je izoelektrična točka aminokiselina

3 Prikažite sve ionske oblike i izračunajte izoelektričnu točku aminokiseline _________________

koristeći se pri tome podacima iz tablice 11

Tablica 11 Svojstva aminokiselina

Naziv Simbol pK1

-COOH pK2

-NH3+

pKR

R skupina

S alifatskim bočnim ograncima

Glicin Gly G 234 960

Alanin Ala A 234 969 Valin Val V 232 962

Leucin Leu L 236 960

Izoleucin Ile I 236 968

Prolin Pro P 199 1096

S bočnim ograncima koji sadržavaju hidroksilnu (-OH) skupinu

Serin Ser S 221 915 Treonin Thr T 211 962

Tirozin Tyr Y 220 911 1007

S bočnim ograncima koji sadržavaju atom sumpora

Cistein Cys C 196 1028 818 Metion Met M 228 921

S bočnim ograncima koji sadržavaju bazične skupine

Lizin Lys K 218 895 1053 Histidin His H 182 917 60

Arginin Arg R 217 904 1248

S bočnim ograncima koji sadržavaju kiselinske skupine ili njihove amide

Asparagin Asn N 202 880 Asparaginska kiselina Asp D 188 960 365

Glutamin Gln Q 217 913

Glutaminska kiselina Glu E 219 967 425

S aromatskim prstenom Fenilalanin Phe F 183 913 Tirozin Tyr Y 220 911 1007

Triptofan Trp W 238 939

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 2: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

II

Prema Priručniku za vježbe iz medicinske kemije i biokemije za studente medicine

autora nastavnika i suradnika Katedre za medicinsku kemiju biokemiju i kliničku kemiju

Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu ndash abecednim redom

prof dr sc Nicoletta Burger

prof dr sc Ivančica Delaš

prof dr sc Blaženka Foretić

prof dr sc Svjetlana Kalanj Bognar

dr sc Ivana Karmelić

prof dr sc Jasna Lovrić

prof dr sc Marko Mesarić

prof dr sc Daria Pašalić

dr sc Igor Picek

doc dr sc Slavica Potočki

prof dr sc Jadranka Sertić

prof dr sc Željka Vukelić

Pripremile

dr sc Dragana Fabris

dr sc Ivana Karmelić

dr sc Kristina Mlinac

III

Sadržaj Vježba 1 Proteinihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

Vježba 2 Enzimihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8

Vježba 3 Kromatografske metode u analizi bioloških materijalahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

Vježba 4 Ugljikohidratihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

Vježba 5 Lipidihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

Vježba 6 Analiza mokraćehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

Vježba 7 Porfirini i žučne bojehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

Vježba 8 Nukleinske kiselinehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip43

Vježba 9 Acido-bazni i mineralni status organizmahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip51

1

Vježba 1

PROTEINI

Svrha je vježbe upoznati metode kvalitativnog i kvantitativnog određivanja aminokiselina i proteina

Proteini su nakon vode masenim udjelom najznačajniji sastojak svih stanica i krvne plazme Svi

prirodni peptidi i proteini izgrađeni su od 20 aminokiselina a slijed aminokiselina a time i struktura

proteina kodiran je nukleinskim kiselinama Pored toga što aminokiseline izgrađuju proteine one imaju

i druge važne funkcije u živim organizmima U metaboličkim se procesima koriste kao ishodni spojevi

za sintezu brojnih biološki značajnih spojeva U krvi i mokraći je u slobodnom obliku prisutno svih 20

aminokiselina Koncentracija slobodnih aminokiselina varira u rasponu od 030-035 gL Budući da

brojna oboljenja izravno utječu na koncentraciju pojedinih aminokiselina u krvi i mokraći razvijene su

jednostavne i automatizirane metode dokazivanja i određivanja količine svih aminokiselina što

omogućuje brzu i točnu dijagnostiku

Kratki polimeri aminokiselina koji sadrže manje od 50 aminokiselina povezanih peptidnom vezom

nazivaju se peptidima Peptidi imaju vrlo bitne biološke uloge Najpoznatiji peptidi su s jedne strane

hormoni (inzulin hormon rasta oksitocin i dr) a s druge antibiotici (gramicidin A tirocidin bacitracin)

Pored toga peptidi mogu obavljati funkciju neuroprijenosnika ili koenzima Frederick Sanger je 1953

godine prvi odredio aminokiselinski slijed peptidnog hormona inzulina Ovim radom prvi puta se

dokazalo da protein ima definiran aminokiselinski slijed i da su sve aminokiseline u proteinu L-

aminokiseline

Proteini se od peptida razlikuju po složenosti građe i veličini molekula Osim što služe kao gradivni

sastojci svih staničnih struktura proteini sudjeluju u gotovo svim biološkim procesima stanica i

organizma što govori o njihovim značajnim i raznovrsnim biološkim funkcijama čije je razumijevanje

moguće jedino poznavanjem strukture proteina Patofiziološka stanja organizma praćena su promjenom

koncentracije aminokiselina i proteina te aktivnosti enzima Stoga se određivanjem koncentracije

proteina ili aktivnosti pojedinog enzima u biološkom uzorku (krv plazma likvor urin želučani sok)

dobivaju važni dijagnostički podatci

U vodi se proteinske molekule otapaju stvarajući makromolekularne koloide Pod utjecajem različitih

čimbenika dolazi do razaranja nativne konformacije proteina što dovodi do gubitka njegove biološke

funkcije ili denaturacije Potpuno denaturirani protein poprima različite nasumične konformacije

(konformacija slučajnog klupka) koje su biološki inaktivne Do denaturacije proteina najčešće dolazi pod

utjecajem povišene temperature promjene pH (pri ekstremno niskim i visokim vrijednostima pH)

djelovanjem specifičnih agensa (denaturansa) dodatkom organskih otapala pri povećanoj koncentraciji

soli (taloženje ili isoljavanje proteina) dodatkom teških metala (Hg2+ Pb2+ Ag+ Cd2+) te dodatkom

različitih oksidansa i reducensa

Zadatak 1 Kvalitativne reakcije dokazivanja aminokiselina i proteina

Za dokazivanje proteina koristi se više reakcija koje se mogu podijeliti na dvije skupine obojene i

taložne

Obojene reakcije ndash temelje se na dokazivanju peptidne (amidne) veze ili na dokazu pojedinih

2

aminokiselina odnosno funkcionalnih skupina koje sadržava pojedina aminokiselina

Najpoznatije su sljedeće obojene reakcije na proteine

biuretska reakcija - dokaz peptidne veze

reakcija s olovovim(II) acetatom - dokaz proteina koji u svojoj strukturi sadržavaju

aminokiseline sa sumporom (cistein metionin)

ksantoproteinska reakcija (reagens konc otopina HNO3) - dokaz proteina koji u svojoj strukturi

sadržavaju aromatske aminokiseline (tirozin fenilalanin triptofan)

ninhidrinska reakcija (reagens ninhidrin) - sve aminokiseline i proteini pokazuju pozitivnu

ninhidrinsku reakciju

Hopkin-Colova reakcija (reagens s glioksilnom kiselinom) - dokaz proteina koji u svojoj strukturi

sadržavaju aminokiseline s indolnim prstenom (npr triptofan)

reakcija s Millonovim reagensom (reagens živa u konc HNO3) - dokaz proteina koji u svojoj

strukturi sadržavaju aminokiseline s fenolnim prstenom (npr tirozin)

reakcija prema Sakaguchiju (reagens alkoholna otopina α-naftola) - dokaz proteina koji u

svojoj strukturi sadržavaju aminokiselinu s gvanidino skupinom (arginin)

Reakcije taloženja vezane su za koloidna svojstva proteinskih čestica Proteinske molekule koje su

stabilizirane nabojem i otapalom talože se kada se faktori stabilizacije uklone Taloženje može biti

reverzibilno i ireverzibilno Reverzibilno taloženje proteina uzrokuju zasićene otopine soli primjerice

(NH4)2SO4 Na2SO4 ili MgSO4 Ireverzibilno taloženje proteina događa se pod utjecajem povišene

temperature dodatkom jakih kiselina soli teških metala ili dodatkom nekih specijalnih organskih

molekula kao što je sulfosalicilna kiselina

11 Reakcija s olovovim(II) acetatom

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH 5 -tna otopina (CH3COO)2Pb Uzorak otopina proteina Epruvete i kapalice

Načelo

Reakcijom s olovovim(II) acetatom dokazuje se prisutnost -SH skupina i disulfidnih veza u

strukturi proteina Zagrijavanjem u koncentriranoj otopini NaOH proteini se hidroliziraju pri čemu se

oslobađa sulfidni ion (S2-) i nastaje Na2S koji potom reagira s (CH3COO)2Pb dajući crni talog teško

topljivog PbS

Postupak

U epruvetu dodajte ~ 1 mL uzorka te punu kapalicu NaOH i oprezno uz mućkanje zagrijavajte do

vrenja Zatim kapalicom dodajte otopinu (CH3COO)2Pb do pojave teško topljivog taloga PbS

Reakciju stvaranja PbS prikažite kemijskom jednadžbom

Napišite izraz za produkt topljivosti PbS

3

Strukturnom formulom prikažite metionin cistein i cistin

12 Ksantoproteinska reakcija

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH Konc otopina HNO3 Uzorak kožica animalnog podrijetla (pileća pureća svinjska) Epruvete i kapalice

Načelo

Ksantoproteinskom reakcijom se dokazuje prisutnost aromatskih aminokiselina fenilalanina

tirozina i triptofana u strukturi proteina Reakcija se zasniva na nitriranju aromatskoga prstena

aminokiselina Reakciju pokazuju i čvrsti (u vodi netopljivi) proteini pa tako ako kapnemo konc HNO3

na kožu ili nokat nastat će žuta boja koja nestaje tek regeneracijom tkiva

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru U epruvetu stavite komadić kožice animalnog porijekla te

OPREZNO dodajte punu kapalicu koncentrirane HNO3 i ostavite stajati oko 10 minuta na sobnoj

temperaturi a zatim OPREZNO u epruvetu dodajte punu kapalicu NaOH

OPREZ epruvetu lagano nakositi i omogućiti da se sadržaj kapalice lagano slijeva niz stijenke

epruvete Otvor epruvete usmjeriti od sebe ali nikako prema nekom drugom Obvezno se koristite

zaštitnim naočalama i rukavicama

Što ste uočili

Strukturnom formulom prikažite aminokiseline fenilalanin tirozin i triptofan

Zadatak 2 Određivanje mucina u slini (Molischov test)

Mucini su glikoproteini velike molekulske mase s visokim sadržajem ugljikohidrata (oko 50) Glavni

su sastojak viskoznog mukusa prisutnog u sekretu gastrointestinalnog respiracijskog i reprodukcijskog

trakta Glavna uloga mucina je podmazivanje (lubrifikacija) i stvaranje zaštitne fizičke zapreke na

površini epitela

4

Reagensi i pribor 20 -tna topina α-naftola u apsolutnom etanolu H2SO4 konc H2O dest Uzorak slina Epruvete i kapalice

Načelo

Molischov test (Molisch-Udranski) koristi se za dokazivanje slobodnih ili vezanih ugljikohidrata

a u ovoj reakciji služi za dokazivanje šećernih ostataka glikoproteina mucina Reakcija se temelji na

dehidrataciji molekula šećera sulfatnom kiselinom pri čemu od pentoza nastaje furfural a od heksoza

5-hidroksimetilfurfural Furfural i njegovi derivati s fenolima (timol α-naftol rezorcinol) stvaraju

obojene kondenzacijske produkte

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru 1 mL sline razrijediti s 05-1 mL destilirane vode dodati 2

kapi alkoholne otopine α-naftola i promiješati Pažljivo dodati 1 mL koncentrirane sulfatne kiseline

(podliti uz stijenke epruvete bez miješanja) do pojave odvojenih slojeva

Što ste uočili

Zadatak 3 Kvantitativne metode određivanja proteina

Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina Izbor metode i postupka

ovisi o vrsti i količini ispitivanog (analiziranog) uzorka kao i o pretpostavljenoj koncentraciji proteina u

uzorku Najčešće korištene metode za određivanje koncentracije proteina u nepročišćenom ekstraktu

zasnivaju se na mjerenju apsorbancije biuretska metoda Lowryjeva metoda i Bradfordova metoda

Kod navedenih kolorimetrijskih metoda koncentracija proteina ovisi o broju i sastavu aminokiselina te

ovakva mjerenja zahtijevaju primjenu standarda koji je protein po sastavu jednak ili sličan proteinu koji

se analizira

Biuretska metoda

dokaz peptidne veze (reakcijom iona Cu2+ u lužnatom mediju s atomima dušika peptidnih veza

u polipeptidnom ili proteinskom lancu nastaje kompleksni spoj)

nastali kompleks je ljubičaste boje s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 540 nm

manje osjetljiva na vrstu proteina koji se određuje

prikladna za analizu otopina proteina u koncentracijama 10 ndash 10 mgmL

Bradfordova metoda

brza jednostavna i niskog praga osjetljivosti

temelji se na vezanju slobodne boje Coomassie Brilliant Blue G-850 na proteine pri čemu dolazi

do pomaka njenog apsorpcijskog maksimuma s valne duljine 465 nm na 595 nm

prikladna za određivanje koncentracije proteina u sadržaju određene stanične frakcije kao i pri

procjeni količine proteina potrebne za gel elektroforezu

donji prag osjetljivosti iznosi 05 μgmL proteina

5

Lowryjeva metoda

kombinira biuretsku metodu i reakciju redukcije fosfomolibdata i fosfovolframata u Folin-

Ciocalteuovu reagensu djelovanjem fenolnih spojeva (npr tirozina) dajući plavo-ljubičasti

kompleks s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 740 nm

osjetljivost ove metode je 10 ndash 100 μg proteina

31 Određivanje koncentracije proteina metodom prema Lowryju

Cilj

Upoznati se s kolorimetrijskom metodom određivanja koncentracije proteina prema Lowryjevoj

metodi načinom izrade i uporabom baždarnog dijagrama

Konstrukcija baždarnog dijagrama

Kako bi se mogla odrediti koncentracija nekog proteina ili smjese proteina u otopini potrebno je

prethodno konstruirati baždarni dijagram tj dijagram ovisnosti apsorbancije o koncentraciji proteina

Prema niže navedenom postupku provest će se mjerenje s 5 uzoraka poznate i različite

koncentracije proteina (standardni niz) Na osnovi izmjerenih vrijednosti apsorbancije pri valnoj duljini

od 740 nm (A740) konstruirat će se dijagram ovisnosti A740 o koncentraciji proteina u otopini Nakon što

se provede isti postupak s uzorkom otopine u kojoj želimo odrediti koncentraciju proteina (proba)

pomoću baždarnog dijagrama se očita koncentracija proteina u ispitivanom uzorku

Reagensi i pribor A 2 -tna otopina Na2CO3 u 01 M NaOH (bezvodni Na2CO3)

B 05 -tna otopina CuSO4 5 H2O C 2 -tna otopina KNa-tartarata Lowryjev reagens 100 mL otopine A + 1 mL otopine B + 1 mL otopine C Folin-Ciocalteuov reagens 1 mL otopine Folin-Ciocalteu + 2 mL dest H2O Standardna otopina albumin goveđeg seruma u vodi BSA (eng bovine serum albumin) 1 mgmL Uzorak otopina albumina nepoznate koncentracije Spektrofotometar vibracijska miješalica (Vortex) epruvete 12 mm x 100 mm automatska pipeta

Postupak

Pripremite slijepu robu (sadržava samo otapalo) i pet reakcijskih smjesa za pripremu razrjeđenja

standardne otopine (BSA) te reakcijsku smjesu s uzorkom nepoznate koncentracije (proba) prema

sljedećoj tablici

Broj epruvete slijepa proba 1 2 3 4 5 proba

V (standardne otopine BSA) microL ndash 10 20 30 40 50 ndash V (destilirane vode) microL 200 190 180 170 160 150 ndash

V (uzorka) microL ndash ndash ndash ndash ndash ndash 200

V (Lowryjevog reagensa) mL 20 20 20 20 20 20 20

Nakon što ste u svaku epruvetu dodali po 20 mL Lowryjevog reagensa (prema tablici) sadržaj

epruveta promiješajte i ostavite na sobnoj temperaturi Nakon 12 minuta u svaku epruvetu brzo

dodajte 200 μL Folin-Ciocalteuova reagensa uz snažno miješanje (Vortex) Ostavite na sobnoj

Folin-Ciocalteuov reagens nestabilan je u jako lužnatoj otopini (Lowryjev reagens) pa se mora dodati brzo i dobro promiješati

6

temperaturi 40 minuta Nakon razvijanja boje izmjerite apsorbanciju prema slijepoj probi na

spektrofotometru (λ 750 nm)

Napomena Boja je postojana unutar intervala 40-60 minuta

Rezultati

Izračunajte koncentraciju BSA u svakom pojedinom uzorku standardnog niza i podatke upišite u

tablicu U tablicu upišite i izmjerene vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i probe

Broj epruvete 1 2 3 4 5 Proba

γ (proteina) mg mL-1

A

Na osnovi dobivenih vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i poznatih koncentracija

BSA konstruirajte baždarni dijagram s pravcem Vrijednost dobivene apsorbancije uzorka ucrtajte u

koordinatu baždarnog dijagrama te preko baždarnog pravca očitajte koncentraciju proteina u uzorku

(proteina) = ____________ gL

7

1 S pomoću kemijskih formula prikažite reakciju između aminokiselina __________________ i

____________________ te označite tip kemijske veze

2 Što je izoelektrična točka aminokiselina

3 Prikažite sve ionske oblike i izračunajte izoelektričnu točku aminokiseline _________________

koristeći se pri tome podacima iz tablice 11

Tablica 11 Svojstva aminokiselina

Naziv Simbol pK1

-COOH pK2

-NH3+

pKR

R skupina

S alifatskim bočnim ograncima

Glicin Gly G 234 960

Alanin Ala A 234 969 Valin Val V 232 962

Leucin Leu L 236 960

Izoleucin Ile I 236 968

Prolin Pro P 199 1096

S bočnim ograncima koji sadržavaju hidroksilnu (-OH) skupinu

Serin Ser S 221 915 Treonin Thr T 211 962

Tirozin Tyr Y 220 911 1007

S bočnim ograncima koji sadržavaju atom sumpora

Cistein Cys C 196 1028 818 Metion Met M 228 921

S bočnim ograncima koji sadržavaju bazične skupine

Lizin Lys K 218 895 1053 Histidin His H 182 917 60

Arginin Arg R 217 904 1248

S bočnim ograncima koji sadržavaju kiselinske skupine ili njihove amide

Asparagin Asn N 202 880 Asparaginska kiselina Asp D 188 960 365

Glutamin Gln Q 217 913

Glutaminska kiselina Glu E 219 967 425

S aromatskim prstenom Fenilalanin Phe F 183 913 Tirozin Tyr Y 220 911 1007

Triptofan Trp W 238 939

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 3: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

III

Sadržaj Vježba 1 Proteinihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

Vježba 2 Enzimihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8

Vježba 3 Kromatografske metode u analizi bioloških materijalahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

Vježba 4 Ugljikohidratihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

Vježba 5 Lipidihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

Vježba 6 Analiza mokraćehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

Vježba 7 Porfirini i žučne bojehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

Vježba 8 Nukleinske kiselinehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip43

Vježba 9 Acido-bazni i mineralni status organizmahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip51

1

Vježba 1

PROTEINI

Svrha je vježbe upoznati metode kvalitativnog i kvantitativnog određivanja aminokiselina i proteina

Proteini su nakon vode masenim udjelom najznačajniji sastojak svih stanica i krvne plazme Svi

prirodni peptidi i proteini izgrađeni su od 20 aminokiselina a slijed aminokiselina a time i struktura

proteina kodiran je nukleinskim kiselinama Pored toga što aminokiseline izgrađuju proteine one imaju

i druge važne funkcije u živim organizmima U metaboličkim se procesima koriste kao ishodni spojevi

za sintezu brojnih biološki značajnih spojeva U krvi i mokraći je u slobodnom obliku prisutno svih 20

aminokiselina Koncentracija slobodnih aminokiselina varira u rasponu od 030-035 gL Budući da

brojna oboljenja izravno utječu na koncentraciju pojedinih aminokiselina u krvi i mokraći razvijene su

jednostavne i automatizirane metode dokazivanja i određivanja količine svih aminokiselina što

omogućuje brzu i točnu dijagnostiku

Kratki polimeri aminokiselina koji sadrže manje od 50 aminokiselina povezanih peptidnom vezom

nazivaju se peptidima Peptidi imaju vrlo bitne biološke uloge Najpoznatiji peptidi su s jedne strane

hormoni (inzulin hormon rasta oksitocin i dr) a s druge antibiotici (gramicidin A tirocidin bacitracin)

Pored toga peptidi mogu obavljati funkciju neuroprijenosnika ili koenzima Frederick Sanger je 1953

godine prvi odredio aminokiselinski slijed peptidnog hormona inzulina Ovim radom prvi puta se

dokazalo da protein ima definiran aminokiselinski slijed i da su sve aminokiseline u proteinu L-

aminokiseline

Proteini se od peptida razlikuju po složenosti građe i veličini molekula Osim što služe kao gradivni

sastojci svih staničnih struktura proteini sudjeluju u gotovo svim biološkim procesima stanica i

organizma što govori o njihovim značajnim i raznovrsnim biološkim funkcijama čije je razumijevanje

moguće jedino poznavanjem strukture proteina Patofiziološka stanja organizma praćena su promjenom

koncentracije aminokiselina i proteina te aktivnosti enzima Stoga se određivanjem koncentracije

proteina ili aktivnosti pojedinog enzima u biološkom uzorku (krv plazma likvor urin želučani sok)

dobivaju važni dijagnostički podatci

U vodi se proteinske molekule otapaju stvarajući makromolekularne koloide Pod utjecajem različitih

čimbenika dolazi do razaranja nativne konformacije proteina što dovodi do gubitka njegove biološke

funkcije ili denaturacije Potpuno denaturirani protein poprima različite nasumične konformacije

(konformacija slučajnog klupka) koje su biološki inaktivne Do denaturacije proteina najčešće dolazi pod

utjecajem povišene temperature promjene pH (pri ekstremno niskim i visokim vrijednostima pH)

djelovanjem specifičnih agensa (denaturansa) dodatkom organskih otapala pri povećanoj koncentraciji

soli (taloženje ili isoljavanje proteina) dodatkom teških metala (Hg2+ Pb2+ Ag+ Cd2+) te dodatkom

različitih oksidansa i reducensa

Zadatak 1 Kvalitativne reakcije dokazivanja aminokiselina i proteina

Za dokazivanje proteina koristi se više reakcija koje se mogu podijeliti na dvije skupine obojene i

taložne

Obojene reakcije ndash temelje se na dokazivanju peptidne (amidne) veze ili na dokazu pojedinih

2

aminokiselina odnosno funkcionalnih skupina koje sadržava pojedina aminokiselina

Najpoznatije su sljedeće obojene reakcije na proteine

biuretska reakcija - dokaz peptidne veze

reakcija s olovovim(II) acetatom - dokaz proteina koji u svojoj strukturi sadržavaju

aminokiseline sa sumporom (cistein metionin)

ksantoproteinska reakcija (reagens konc otopina HNO3) - dokaz proteina koji u svojoj strukturi

sadržavaju aromatske aminokiseline (tirozin fenilalanin triptofan)

ninhidrinska reakcija (reagens ninhidrin) - sve aminokiseline i proteini pokazuju pozitivnu

ninhidrinsku reakciju

Hopkin-Colova reakcija (reagens s glioksilnom kiselinom) - dokaz proteina koji u svojoj strukturi

sadržavaju aminokiseline s indolnim prstenom (npr triptofan)

reakcija s Millonovim reagensom (reagens živa u konc HNO3) - dokaz proteina koji u svojoj

strukturi sadržavaju aminokiseline s fenolnim prstenom (npr tirozin)

reakcija prema Sakaguchiju (reagens alkoholna otopina α-naftola) - dokaz proteina koji u

svojoj strukturi sadržavaju aminokiselinu s gvanidino skupinom (arginin)

Reakcije taloženja vezane su za koloidna svojstva proteinskih čestica Proteinske molekule koje su

stabilizirane nabojem i otapalom talože se kada se faktori stabilizacije uklone Taloženje može biti

reverzibilno i ireverzibilno Reverzibilno taloženje proteina uzrokuju zasićene otopine soli primjerice

(NH4)2SO4 Na2SO4 ili MgSO4 Ireverzibilno taloženje proteina događa se pod utjecajem povišene

temperature dodatkom jakih kiselina soli teških metala ili dodatkom nekih specijalnih organskih

molekula kao što je sulfosalicilna kiselina

11 Reakcija s olovovim(II) acetatom

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH 5 -tna otopina (CH3COO)2Pb Uzorak otopina proteina Epruvete i kapalice

Načelo

Reakcijom s olovovim(II) acetatom dokazuje se prisutnost -SH skupina i disulfidnih veza u

strukturi proteina Zagrijavanjem u koncentriranoj otopini NaOH proteini se hidroliziraju pri čemu se

oslobađa sulfidni ion (S2-) i nastaje Na2S koji potom reagira s (CH3COO)2Pb dajući crni talog teško

topljivog PbS

Postupak

U epruvetu dodajte ~ 1 mL uzorka te punu kapalicu NaOH i oprezno uz mućkanje zagrijavajte do

vrenja Zatim kapalicom dodajte otopinu (CH3COO)2Pb do pojave teško topljivog taloga PbS

Reakciju stvaranja PbS prikažite kemijskom jednadžbom

Napišite izraz za produkt topljivosti PbS

3

Strukturnom formulom prikažite metionin cistein i cistin

12 Ksantoproteinska reakcija

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH Konc otopina HNO3 Uzorak kožica animalnog podrijetla (pileća pureća svinjska) Epruvete i kapalice

Načelo

Ksantoproteinskom reakcijom se dokazuje prisutnost aromatskih aminokiselina fenilalanina

tirozina i triptofana u strukturi proteina Reakcija se zasniva na nitriranju aromatskoga prstena

aminokiselina Reakciju pokazuju i čvrsti (u vodi netopljivi) proteini pa tako ako kapnemo konc HNO3

na kožu ili nokat nastat će žuta boja koja nestaje tek regeneracijom tkiva

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru U epruvetu stavite komadić kožice animalnog porijekla te

OPREZNO dodajte punu kapalicu koncentrirane HNO3 i ostavite stajati oko 10 minuta na sobnoj

temperaturi a zatim OPREZNO u epruvetu dodajte punu kapalicu NaOH

OPREZ epruvetu lagano nakositi i omogućiti da se sadržaj kapalice lagano slijeva niz stijenke

epruvete Otvor epruvete usmjeriti od sebe ali nikako prema nekom drugom Obvezno se koristite

zaštitnim naočalama i rukavicama

Što ste uočili

Strukturnom formulom prikažite aminokiseline fenilalanin tirozin i triptofan

Zadatak 2 Određivanje mucina u slini (Molischov test)

Mucini su glikoproteini velike molekulske mase s visokim sadržajem ugljikohidrata (oko 50) Glavni

su sastojak viskoznog mukusa prisutnog u sekretu gastrointestinalnog respiracijskog i reprodukcijskog

trakta Glavna uloga mucina je podmazivanje (lubrifikacija) i stvaranje zaštitne fizičke zapreke na

površini epitela

4

Reagensi i pribor 20 -tna topina α-naftola u apsolutnom etanolu H2SO4 konc H2O dest Uzorak slina Epruvete i kapalice

Načelo

Molischov test (Molisch-Udranski) koristi se za dokazivanje slobodnih ili vezanih ugljikohidrata

a u ovoj reakciji služi za dokazivanje šećernih ostataka glikoproteina mucina Reakcija se temelji na

dehidrataciji molekula šećera sulfatnom kiselinom pri čemu od pentoza nastaje furfural a od heksoza

5-hidroksimetilfurfural Furfural i njegovi derivati s fenolima (timol α-naftol rezorcinol) stvaraju

obojene kondenzacijske produkte

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru 1 mL sline razrijediti s 05-1 mL destilirane vode dodati 2

kapi alkoholne otopine α-naftola i promiješati Pažljivo dodati 1 mL koncentrirane sulfatne kiseline

(podliti uz stijenke epruvete bez miješanja) do pojave odvojenih slojeva

Što ste uočili

Zadatak 3 Kvantitativne metode određivanja proteina

Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina Izbor metode i postupka

ovisi o vrsti i količini ispitivanog (analiziranog) uzorka kao i o pretpostavljenoj koncentraciji proteina u

uzorku Najčešće korištene metode za određivanje koncentracije proteina u nepročišćenom ekstraktu

zasnivaju se na mjerenju apsorbancije biuretska metoda Lowryjeva metoda i Bradfordova metoda

Kod navedenih kolorimetrijskih metoda koncentracija proteina ovisi o broju i sastavu aminokiselina te

ovakva mjerenja zahtijevaju primjenu standarda koji je protein po sastavu jednak ili sličan proteinu koji

se analizira

Biuretska metoda

dokaz peptidne veze (reakcijom iona Cu2+ u lužnatom mediju s atomima dušika peptidnih veza

u polipeptidnom ili proteinskom lancu nastaje kompleksni spoj)

nastali kompleks je ljubičaste boje s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 540 nm

manje osjetljiva na vrstu proteina koji se određuje

prikladna za analizu otopina proteina u koncentracijama 10 ndash 10 mgmL

Bradfordova metoda

brza jednostavna i niskog praga osjetljivosti

temelji se na vezanju slobodne boje Coomassie Brilliant Blue G-850 na proteine pri čemu dolazi

do pomaka njenog apsorpcijskog maksimuma s valne duljine 465 nm na 595 nm

prikladna za određivanje koncentracije proteina u sadržaju određene stanične frakcije kao i pri

procjeni količine proteina potrebne za gel elektroforezu

donji prag osjetljivosti iznosi 05 μgmL proteina

5

Lowryjeva metoda

kombinira biuretsku metodu i reakciju redukcije fosfomolibdata i fosfovolframata u Folin-

Ciocalteuovu reagensu djelovanjem fenolnih spojeva (npr tirozina) dajući plavo-ljubičasti

kompleks s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 740 nm

osjetljivost ove metode je 10 ndash 100 μg proteina

31 Određivanje koncentracije proteina metodom prema Lowryju

Cilj

Upoznati se s kolorimetrijskom metodom određivanja koncentracije proteina prema Lowryjevoj

metodi načinom izrade i uporabom baždarnog dijagrama

Konstrukcija baždarnog dijagrama

Kako bi se mogla odrediti koncentracija nekog proteina ili smjese proteina u otopini potrebno je

prethodno konstruirati baždarni dijagram tj dijagram ovisnosti apsorbancije o koncentraciji proteina

Prema niže navedenom postupku provest će se mjerenje s 5 uzoraka poznate i različite

koncentracije proteina (standardni niz) Na osnovi izmjerenih vrijednosti apsorbancije pri valnoj duljini

od 740 nm (A740) konstruirat će se dijagram ovisnosti A740 o koncentraciji proteina u otopini Nakon što

se provede isti postupak s uzorkom otopine u kojoj želimo odrediti koncentraciju proteina (proba)

pomoću baždarnog dijagrama se očita koncentracija proteina u ispitivanom uzorku

Reagensi i pribor A 2 -tna otopina Na2CO3 u 01 M NaOH (bezvodni Na2CO3)

B 05 -tna otopina CuSO4 5 H2O C 2 -tna otopina KNa-tartarata Lowryjev reagens 100 mL otopine A + 1 mL otopine B + 1 mL otopine C Folin-Ciocalteuov reagens 1 mL otopine Folin-Ciocalteu + 2 mL dest H2O Standardna otopina albumin goveđeg seruma u vodi BSA (eng bovine serum albumin) 1 mgmL Uzorak otopina albumina nepoznate koncentracije Spektrofotometar vibracijska miješalica (Vortex) epruvete 12 mm x 100 mm automatska pipeta

Postupak

Pripremite slijepu robu (sadržava samo otapalo) i pet reakcijskih smjesa za pripremu razrjeđenja

standardne otopine (BSA) te reakcijsku smjesu s uzorkom nepoznate koncentracije (proba) prema

sljedećoj tablici

Broj epruvete slijepa proba 1 2 3 4 5 proba

V (standardne otopine BSA) microL ndash 10 20 30 40 50 ndash V (destilirane vode) microL 200 190 180 170 160 150 ndash

V (uzorka) microL ndash ndash ndash ndash ndash ndash 200

V (Lowryjevog reagensa) mL 20 20 20 20 20 20 20

Nakon što ste u svaku epruvetu dodali po 20 mL Lowryjevog reagensa (prema tablici) sadržaj

epruveta promiješajte i ostavite na sobnoj temperaturi Nakon 12 minuta u svaku epruvetu brzo

dodajte 200 μL Folin-Ciocalteuova reagensa uz snažno miješanje (Vortex) Ostavite na sobnoj

Folin-Ciocalteuov reagens nestabilan je u jako lužnatoj otopini (Lowryjev reagens) pa se mora dodati brzo i dobro promiješati

6

temperaturi 40 minuta Nakon razvijanja boje izmjerite apsorbanciju prema slijepoj probi na

spektrofotometru (λ 750 nm)

Napomena Boja je postojana unutar intervala 40-60 minuta

Rezultati

Izračunajte koncentraciju BSA u svakom pojedinom uzorku standardnog niza i podatke upišite u

tablicu U tablicu upišite i izmjerene vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i probe

Broj epruvete 1 2 3 4 5 Proba

γ (proteina) mg mL-1

A

Na osnovi dobivenih vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i poznatih koncentracija

BSA konstruirajte baždarni dijagram s pravcem Vrijednost dobivene apsorbancije uzorka ucrtajte u

koordinatu baždarnog dijagrama te preko baždarnog pravca očitajte koncentraciju proteina u uzorku

(proteina) = ____________ gL

7

1 S pomoću kemijskih formula prikažite reakciju između aminokiselina __________________ i

____________________ te označite tip kemijske veze

2 Što je izoelektrična točka aminokiselina

3 Prikažite sve ionske oblike i izračunajte izoelektričnu točku aminokiseline _________________

koristeći se pri tome podacima iz tablice 11

Tablica 11 Svojstva aminokiselina

Naziv Simbol pK1

-COOH pK2

-NH3+

pKR

R skupina

S alifatskim bočnim ograncima

Glicin Gly G 234 960

Alanin Ala A 234 969 Valin Val V 232 962

Leucin Leu L 236 960

Izoleucin Ile I 236 968

Prolin Pro P 199 1096

S bočnim ograncima koji sadržavaju hidroksilnu (-OH) skupinu

Serin Ser S 221 915 Treonin Thr T 211 962

Tirozin Tyr Y 220 911 1007

S bočnim ograncima koji sadržavaju atom sumpora

Cistein Cys C 196 1028 818 Metion Met M 228 921

S bočnim ograncima koji sadržavaju bazične skupine

Lizin Lys K 218 895 1053 Histidin His H 182 917 60

Arginin Arg R 217 904 1248

S bočnim ograncima koji sadržavaju kiselinske skupine ili njihove amide

Asparagin Asn N 202 880 Asparaginska kiselina Asp D 188 960 365

Glutamin Gln Q 217 913

Glutaminska kiselina Glu E 219 967 425

S aromatskim prstenom Fenilalanin Phe F 183 913 Tirozin Tyr Y 220 911 1007

Triptofan Trp W 238 939

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 4: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

1

Vježba 1

PROTEINI

Svrha je vježbe upoznati metode kvalitativnog i kvantitativnog određivanja aminokiselina i proteina

Proteini su nakon vode masenim udjelom najznačajniji sastojak svih stanica i krvne plazme Svi

prirodni peptidi i proteini izgrađeni su od 20 aminokiselina a slijed aminokiselina a time i struktura

proteina kodiran je nukleinskim kiselinama Pored toga što aminokiseline izgrađuju proteine one imaju

i druge važne funkcije u živim organizmima U metaboličkim se procesima koriste kao ishodni spojevi

za sintezu brojnih biološki značajnih spojeva U krvi i mokraći je u slobodnom obliku prisutno svih 20

aminokiselina Koncentracija slobodnih aminokiselina varira u rasponu od 030-035 gL Budući da

brojna oboljenja izravno utječu na koncentraciju pojedinih aminokiselina u krvi i mokraći razvijene su

jednostavne i automatizirane metode dokazivanja i određivanja količine svih aminokiselina što

omogućuje brzu i točnu dijagnostiku

Kratki polimeri aminokiselina koji sadrže manje od 50 aminokiselina povezanih peptidnom vezom

nazivaju se peptidima Peptidi imaju vrlo bitne biološke uloge Najpoznatiji peptidi su s jedne strane

hormoni (inzulin hormon rasta oksitocin i dr) a s druge antibiotici (gramicidin A tirocidin bacitracin)

Pored toga peptidi mogu obavljati funkciju neuroprijenosnika ili koenzima Frederick Sanger je 1953

godine prvi odredio aminokiselinski slijed peptidnog hormona inzulina Ovim radom prvi puta se

dokazalo da protein ima definiran aminokiselinski slijed i da su sve aminokiseline u proteinu L-

aminokiseline

Proteini se od peptida razlikuju po složenosti građe i veličini molekula Osim što služe kao gradivni

sastojci svih staničnih struktura proteini sudjeluju u gotovo svim biološkim procesima stanica i

organizma što govori o njihovim značajnim i raznovrsnim biološkim funkcijama čije je razumijevanje

moguće jedino poznavanjem strukture proteina Patofiziološka stanja organizma praćena su promjenom

koncentracije aminokiselina i proteina te aktivnosti enzima Stoga se određivanjem koncentracije

proteina ili aktivnosti pojedinog enzima u biološkom uzorku (krv plazma likvor urin želučani sok)

dobivaju važni dijagnostički podatci

U vodi se proteinske molekule otapaju stvarajući makromolekularne koloide Pod utjecajem različitih

čimbenika dolazi do razaranja nativne konformacije proteina što dovodi do gubitka njegove biološke

funkcije ili denaturacije Potpuno denaturirani protein poprima različite nasumične konformacije

(konformacija slučajnog klupka) koje su biološki inaktivne Do denaturacije proteina najčešće dolazi pod

utjecajem povišene temperature promjene pH (pri ekstremno niskim i visokim vrijednostima pH)

djelovanjem specifičnih agensa (denaturansa) dodatkom organskih otapala pri povećanoj koncentraciji

soli (taloženje ili isoljavanje proteina) dodatkom teških metala (Hg2+ Pb2+ Ag+ Cd2+) te dodatkom

različitih oksidansa i reducensa

Zadatak 1 Kvalitativne reakcije dokazivanja aminokiselina i proteina

Za dokazivanje proteina koristi se više reakcija koje se mogu podijeliti na dvije skupine obojene i

taložne

Obojene reakcije ndash temelje se na dokazivanju peptidne (amidne) veze ili na dokazu pojedinih

2

aminokiselina odnosno funkcionalnih skupina koje sadržava pojedina aminokiselina

Najpoznatije su sljedeće obojene reakcije na proteine

biuretska reakcija - dokaz peptidne veze

reakcija s olovovim(II) acetatom - dokaz proteina koji u svojoj strukturi sadržavaju

aminokiseline sa sumporom (cistein metionin)

ksantoproteinska reakcija (reagens konc otopina HNO3) - dokaz proteina koji u svojoj strukturi

sadržavaju aromatske aminokiseline (tirozin fenilalanin triptofan)

ninhidrinska reakcija (reagens ninhidrin) - sve aminokiseline i proteini pokazuju pozitivnu

ninhidrinsku reakciju

Hopkin-Colova reakcija (reagens s glioksilnom kiselinom) - dokaz proteina koji u svojoj strukturi

sadržavaju aminokiseline s indolnim prstenom (npr triptofan)

reakcija s Millonovim reagensom (reagens živa u konc HNO3) - dokaz proteina koji u svojoj

strukturi sadržavaju aminokiseline s fenolnim prstenom (npr tirozin)

reakcija prema Sakaguchiju (reagens alkoholna otopina α-naftola) - dokaz proteina koji u

svojoj strukturi sadržavaju aminokiselinu s gvanidino skupinom (arginin)

Reakcije taloženja vezane su za koloidna svojstva proteinskih čestica Proteinske molekule koje su

stabilizirane nabojem i otapalom talože se kada se faktori stabilizacije uklone Taloženje može biti

reverzibilno i ireverzibilno Reverzibilno taloženje proteina uzrokuju zasićene otopine soli primjerice

(NH4)2SO4 Na2SO4 ili MgSO4 Ireverzibilno taloženje proteina događa se pod utjecajem povišene

temperature dodatkom jakih kiselina soli teških metala ili dodatkom nekih specijalnih organskih

molekula kao što je sulfosalicilna kiselina

11 Reakcija s olovovim(II) acetatom

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH 5 -tna otopina (CH3COO)2Pb Uzorak otopina proteina Epruvete i kapalice

Načelo

Reakcijom s olovovim(II) acetatom dokazuje se prisutnost -SH skupina i disulfidnih veza u

strukturi proteina Zagrijavanjem u koncentriranoj otopini NaOH proteini se hidroliziraju pri čemu se

oslobađa sulfidni ion (S2-) i nastaje Na2S koji potom reagira s (CH3COO)2Pb dajući crni talog teško

topljivog PbS

Postupak

U epruvetu dodajte ~ 1 mL uzorka te punu kapalicu NaOH i oprezno uz mućkanje zagrijavajte do

vrenja Zatim kapalicom dodajte otopinu (CH3COO)2Pb do pojave teško topljivog taloga PbS

Reakciju stvaranja PbS prikažite kemijskom jednadžbom

Napišite izraz za produkt topljivosti PbS

3

Strukturnom formulom prikažite metionin cistein i cistin

12 Ksantoproteinska reakcija

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH Konc otopina HNO3 Uzorak kožica animalnog podrijetla (pileća pureća svinjska) Epruvete i kapalice

Načelo

Ksantoproteinskom reakcijom se dokazuje prisutnost aromatskih aminokiselina fenilalanina

tirozina i triptofana u strukturi proteina Reakcija se zasniva na nitriranju aromatskoga prstena

aminokiselina Reakciju pokazuju i čvrsti (u vodi netopljivi) proteini pa tako ako kapnemo konc HNO3

na kožu ili nokat nastat će žuta boja koja nestaje tek regeneracijom tkiva

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru U epruvetu stavite komadić kožice animalnog porijekla te

OPREZNO dodajte punu kapalicu koncentrirane HNO3 i ostavite stajati oko 10 minuta na sobnoj

temperaturi a zatim OPREZNO u epruvetu dodajte punu kapalicu NaOH

OPREZ epruvetu lagano nakositi i omogućiti da se sadržaj kapalice lagano slijeva niz stijenke

epruvete Otvor epruvete usmjeriti od sebe ali nikako prema nekom drugom Obvezno se koristite

zaštitnim naočalama i rukavicama

Što ste uočili

Strukturnom formulom prikažite aminokiseline fenilalanin tirozin i triptofan

Zadatak 2 Određivanje mucina u slini (Molischov test)

Mucini su glikoproteini velike molekulske mase s visokim sadržajem ugljikohidrata (oko 50) Glavni

su sastojak viskoznog mukusa prisutnog u sekretu gastrointestinalnog respiracijskog i reprodukcijskog

trakta Glavna uloga mucina je podmazivanje (lubrifikacija) i stvaranje zaštitne fizičke zapreke na

površini epitela

4

Reagensi i pribor 20 -tna topina α-naftola u apsolutnom etanolu H2SO4 konc H2O dest Uzorak slina Epruvete i kapalice

Načelo

Molischov test (Molisch-Udranski) koristi se za dokazivanje slobodnih ili vezanih ugljikohidrata

a u ovoj reakciji služi za dokazivanje šećernih ostataka glikoproteina mucina Reakcija se temelji na

dehidrataciji molekula šećera sulfatnom kiselinom pri čemu od pentoza nastaje furfural a od heksoza

5-hidroksimetilfurfural Furfural i njegovi derivati s fenolima (timol α-naftol rezorcinol) stvaraju

obojene kondenzacijske produkte

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru 1 mL sline razrijediti s 05-1 mL destilirane vode dodati 2

kapi alkoholne otopine α-naftola i promiješati Pažljivo dodati 1 mL koncentrirane sulfatne kiseline

(podliti uz stijenke epruvete bez miješanja) do pojave odvojenih slojeva

Što ste uočili

Zadatak 3 Kvantitativne metode određivanja proteina

Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina Izbor metode i postupka

ovisi o vrsti i količini ispitivanog (analiziranog) uzorka kao i o pretpostavljenoj koncentraciji proteina u

uzorku Najčešće korištene metode za određivanje koncentracije proteina u nepročišćenom ekstraktu

zasnivaju se na mjerenju apsorbancije biuretska metoda Lowryjeva metoda i Bradfordova metoda

Kod navedenih kolorimetrijskih metoda koncentracija proteina ovisi o broju i sastavu aminokiselina te

ovakva mjerenja zahtijevaju primjenu standarda koji je protein po sastavu jednak ili sličan proteinu koji

se analizira

Biuretska metoda

dokaz peptidne veze (reakcijom iona Cu2+ u lužnatom mediju s atomima dušika peptidnih veza

u polipeptidnom ili proteinskom lancu nastaje kompleksni spoj)

nastali kompleks je ljubičaste boje s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 540 nm

manje osjetljiva na vrstu proteina koji se određuje

prikladna za analizu otopina proteina u koncentracijama 10 ndash 10 mgmL

Bradfordova metoda

brza jednostavna i niskog praga osjetljivosti

temelji se na vezanju slobodne boje Coomassie Brilliant Blue G-850 na proteine pri čemu dolazi

do pomaka njenog apsorpcijskog maksimuma s valne duljine 465 nm na 595 nm

prikladna za određivanje koncentracije proteina u sadržaju određene stanične frakcije kao i pri

procjeni količine proteina potrebne za gel elektroforezu

donji prag osjetljivosti iznosi 05 μgmL proteina

5

Lowryjeva metoda

kombinira biuretsku metodu i reakciju redukcije fosfomolibdata i fosfovolframata u Folin-

Ciocalteuovu reagensu djelovanjem fenolnih spojeva (npr tirozina) dajući plavo-ljubičasti

kompleks s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 740 nm

osjetljivost ove metode je 10 ndash 100 μg proteina

31 Određivanje koncentracije proteina metodom prema Lowryju

Cilj

Upoznati se s kolorimetrijskom metodom određivanja koncentracije proteina prema Lowryjevoj

metodi načinom izrade i uporabom baždarnog dijagrama

Konstrukcija baždarnog dijagrama

Kako bi se mogla odrediti koncentracija nekog proteina ili smjese proteina u otopini potrebno je

prethodno konstruirati baždarni dijagram tj dijagram ovisnosti apsorbancije o koncentraciji proteina

Prema niže navedenom postupku provest će se mjerenje s 5 uzoraka poznate i različite

koncentracije proteina (standardni niz) Na osnovi izmjerenih vrijednosti apsorbancije pri valnoj duljini

od 740 nm (A740) konstruirat će se dijagram ovisnosti A740 o koncentraciji proteina u otopini Nakon što

se provede isti postupak s uzorkom otopine u kojoj želimo odrediti koncentraciju proteina (proba)

pomoću baždarnog dijagrama se očita koncentracija proteina u ispitivanom uzorku

Reagensi i pribor A 2 -tna otopina Na2CO3 u 01 M NaOH (bezvodni Na2CO3)

B 05 -tna otopina CuSO4 5 H2O C 2 -tna otopina KNa-tartarata Lowryjev reagens 100 mL otopine A + 1 mL otopine B + 1 mL otopine C Folin-Ciocalteuov reagens 1 mL otopine Folin-Ciocalteu + 2 mL dest H2O Standardna otopina albumin goveđeg seruma u vodi BSA (eng bovine serum albumin) 1 mgmL Uzorak otopina albumina nepoznate koncentracije Spektrofotometar vibracijska miješalica (Vortex) epruvete 12 mm x 100 mm automatska pipeta

Postupak

Pripremite slijepu robu (sadržava samo otapalo) i pet reakcijskih smjesa za pripremu razrjeđenja

standardne otopine (BSA) te reakcijsku smjesu s uzorkom nepoznate koncentracije (proba) prema

sljedećoj tablici

Broj epruvete slijepa proba 1 2 3 4 5 proba

V (standardne otopine BSA) microL ndash 10 20 30 40 50 ndash V (destilirane vode) microL 200 190 180 170 160 150 ndash

V (uzorka) microL ndash ndash ndash ndash ndash ndash 200

V (Lowryjevog reagensa) mL 20 20 20 20 20 20 20

Nakon što ste u svaku epruvetu dodali po 20 mL Lowryjevog reagensa (prema tablici) sadržaj

epruveta promiješajte i ostavite na sobnoj temperaturi Nakon 12 minuta u svaku epruvetu brzo

dodajte 200 μL Folin-Ciocalteuova reagensa uz snažno miješanje (Vortex) Ostavite na sobnoj

Folin-Ciocalteuov reagens nestabilan je u jako lužnatoj otopini (Lowryjev reagens) pa se mora dodati brzo i dobro promiješati

6

temperaturi 40 minuta Nakon razvijanja boje izmjerite apsorbanciju prema slijepoj probi na

spektrofotometru (λ 750 nm)

Napomena Boja je postojana unutar intervala 40-60 minuta

Rezultati

Izračunajte koncentraciju BSA u svakom pojedinom uzorku standardnog niza i podatke upišite u

tablicu U tablicu upišite i izmjerene vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i probe

Broj epruvete 1 2 3 4 5 Proba

γ (proteina) mg mL-1

A

Na osnovi dobivenih vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i poznatih koncentracija

BSA konstruirajte baždarni dijagram s pravcem Vrijednost dobivene apsorbancije uzorka ucrtajte u

koordinatu baždarnog dijagrama te preko baždarnog pravca očitajte koncentraciju proteina u uzorku

(proteina) = ____________ gL

7

1 S pomoću kemijskih formula prikažite reakciju između aminokiselina __________________ i

____________________ te označite tip kemijske veze

2 Što je izoelektrična točka aminokiselina

3 Prikažite sve ionske oblike i izračunajte izoelektričnu točku aminokiseline _________________

koristeći se pri tome podacima iz tablice 11

Tablica 11 Svojstva aminokiselina

Naziv Simbol pK1

-COOH pK2

-NH3+

pKR

R skupina

S alifatskim bočnim ograncima

Glicin Gly G 234 960

Alanin Ala A 234 969 Valin Val V 232 962

Leucin Leu L 236 960

Izoleucin Ile I 236 968

Prolin Pro P 199 1096

S bočnim ograncima koji sadržavaju hidroksilnu (-OH) skupinu

Serin Ser S 221 915 Treonin Thr T 211 962

Tirozin Tyr Y 220 911 1007

S bočnim ograncima koji sadržavaju atom sumpora

Cistein Cys C 196 1028 818 Metion Met M 228 921

S bočnim ograncima koji sadržavaju bazične skupine

Lizin Lys K 218 895 1053 Histidin His H 182 917 60

Arginin Arg R 217 904 1248

S bočnim ograncima koji sadržavaju kiselinske skupine ili njihove amide

Asparagin Asn N 202 880 Asparaginska kiselina Asp D 188 960 365

Glutamin Gln Q 217 913

Glutaminska kiselina Glu E 219 967 425

S aromatskim prstenom Fenilalanin Phe F 183 913 Tirozin Tyr Y 220 911 1007

Triptofan Trp W 238 939

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 5: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

2

aminokiselina odnosno funkcionalnih skupina koje sadržava pojedina aminokiselina

Najpoznatije su sljedeće obojene reakcije na proteine

biuretska reakcija - dokaz peptidne veze

reakcija s olovovim(II) acetatom - dokaz proteina koji u svojoj strukturi sadržavaju

aminokiseline sa sumporom (cistein metionin)

ksantoproteinska reakcija (reagens konc otopina HNO3) - dokaz proteina koji u svojoj strukturi

sadržavaju aromatske aminokiseline (tirozin fenilalanin triptofan)

ninhidrinska reakcija (reagens ninhidrin) - sve aminokiseline i proteini pokazuju pozitivnu

ninhidrinsku reakciju

Hopkin-Colova reakcija (reagens s glioksilnom kiselinom) - dokaz proteina koji u svojoj strukturi

sadržavaju aminokiseline s indolnim prstenom (npr triptofan)

reakcija s Millonovim reagensom (reagens živa u konc HNO3) - dokaz proteina koji u svojoj

strukturi sadržavaju aminokiseline s fenolnim prstenom (npr tirozin)

reakcija prema Sakaguchiju (reagens alkoholna otopina α-naftola) - dokaz proteina koji u

svojoj strukturi sadržavaju aminokiselinu s gvanidino skupinom (arginin)

Reakcije taloženja vezane su za koloidna svojstva proteinskih čestica Proteinske molekule koje su

stabilizirane nabojem i otapalom talože se kada se faktori stabilizacije uklone Taloženje može biti

reverzibilno i ireverzibilno Reverzibilno taloženje proteina uzrokuju zasićene otopine soli primjerice

(NH4)2SO4 Na2SO4 ili MgSO4 Ireverzibilno taloženje proteina događa se pod utjecajem povišene

temperature dodatkom jakih kiselina soli teških metala ili dodatkom nekih specijalnih organskih

molekula kao što je sulfosalicilna kiselina

11 Reakcija s olovovim(II) acetatom

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH 5 -tna otopina (CH3COO)2Pb Uzorak otopina proteina Epruvete i kapalice

Načelo

Reakcijom s olovovim(II) acetatom dokazuje se prisutnost -SH skupina i disulfidnih veza u

strukturi proteina Zagrijavanjem u koncentriranoj otopini NaOH proteini se hidroliziraju pri čemu se

oslobađa sulfidni ion (S2-) i nastaje Na2S koji potom reagira s (CH3COO)2Pb dajući crni talog teško

topljivog PbS

Postupak

U epruvetu dodajte ~ 1 mL uzorka te punu kapalicu NaOH i oprezno uz mućkanje zagrijavajte do

vrenja Zatim kapalicom dodajte otopinu (CH3COO)2Pb do pojave teško topljivog taloga PbS

Reakciju stvaranja PbS prikažite kemijskom jednadžbom

Napišite izraz za produkt topljivosti PbS

3

Strukturnom formulom prikažite metionin cistein i cistin

12 Ksantoproteinska reakcija

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH Konc otopina HNO3 Uzorak kožica animalnog podrijetla (pileća pureća svinjska) Epruvete i kapalice

Načelo

Ksantoproteinskom reakcijom se dokazuje prisutnost aromatskih aminokiselina fenilalanina

tirozina i triptofana u strukturi proteina Reakcija se zasniva na nitriranju aromatskoga prstena

aminokiselina Reakciju pokazuju i čvrsti (u vodi netopljivi) proteini pa tako ako kapnemo konc HNO3

na kožu ili nokat nastat će žuta boja koja nestaje tek regeneracijom tkiva

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru U epruvetu stavite komadić kožice animalnog porijekla te

OPREZNO dodajte punu kapalicu koncentrirane HNO3 i ostavite stajati oko 10 minuta na sobnoj

temperaturi a zatim OPREZNO u epruvetu dodajte punu kapalicu NaOH

OPREZ epruvetu lagano nakositi i omogućiti da se sadržaj kapalice lagano slijeva niz stijenke

epruvete Otvor epruvete usmjeriti od sebe ali nikako prema nekom drugom Obvezno se koristite

zaštitnim naočalama i rukavicama

Što ste uočili

Strukturnom formulom prikažite aminokiseline fenilalanin tirozin i triptofan

Zadatak 2 Određivanje mucina u slini (Molischov test)

Mucini su glikoproteini velike molekulske mase s visokim sadržajem ugljikohidrata (oko 50) Glavni

su sastojak viskoznog mukusa prisutnog u sekretu gastrointestinalnog respiracijskog i reprodukcijskog

trakta Glavna uloga mucina je podmazivanje (lubrifikacija) i stvaranje zaštitne fizičke zapreke na

površini epitela

4

Reagensi i pribor 20 -tna topina α-naftola u apsolutnom etanolu H2SO4 konc H2O dest Uzorak slina Epruvete i kapalice

Načelo

Molischov test (Molisch-Udranski) koristi se za dokazivanje slobodnih ili vezanih ugljikohidrata

a u ovoj reakciji služi za dokazivanje šećernih ostataka glikoproteina mucina Reakcija se temelji na

dehidrataciji molekula šećera sulfatnom kiselinom pri čemu od pentoza nastaje furfural a od heksoza

5-hidroksimetilfurfural Furfural i njegovi derivati s fenolima (timol α-naftol rezorcinol) stvaraju

obojene kondenzacijske produkte

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru 1 mL sline razrijediti s 05-1 mL destilirane vode dodati 2

kapi alkoholne otopine α-naftola i promiješati Pažljivo dodati 1 mL koncentrirane sulfatne kiseline

(podliti uz stijenke epruvete bez miješanja) do pojave odvojenih slojeva

Što ste uočili

Zadatak 3 Kvantitativne metode određivanja proteina

Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina Izbor metode i postupka

ovisi o vrsti i količini ispitivanog (analiziranog) uzorka kao i o pretpostavljenoj koncentraciji proteina u

uzorku Najčešće korištene metode za određivanje koncentracije proteina u nepročišćenom ekstraktu

zasnivaju se na mjerenju apsorbancije biuretska metoda Lowryjeva metoda i Bradfordova metoda

Kod navedenih kolorimetrijskih metoda koncentracija proteina ovisi o broju i sastavu aminokiselina te

ovakva mjerenja zahtijevaju primjenu standarda koji je protein po sastavu jednak ili sličan proteinu koji

se analizira

Biuretska metoda

dokaz peptidne veze (reakcijom iona Cu2+ u lužnatom mediju s atomima dušika peptidnih veza

u polipeptidnom ili proteinskom lancu nastaje kompleksni spoj)

nastali kompleks je ljubičaste boje s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 540 nm

manje osjetljiva na vrstu proteina koji se određuje

prikladna za analizu otopina proteina u koncentracijama 10 ndash 10 mgmL

Bradfordova metoda

brza jednostavna i niskog praga osjetljivosti

temelji se na vezanju slobodne boje Coomassie Brilliant Blue G-850 na proteine pri čemu dolazi

do pomaka njenog apsorpcijskog maksimuma s valne duljine 465 nm na 595 nm

prikladna za određivanje koncentracije proteina u sadržaju određene stanične frakcije kao i pri

procjeni količine proteina potrebne za gel elektroforezu

donji prag osjetljivosti iznosi 05 μgmL proteina

5

Lowryjeva metoda

kombinira biuretsku metodu i reakciju redukcije fosfomolibdata i fosfovolframata u Folin-

Ciocalteuovu reagensu djelovanjem fenolnih spojeva (npr tirozina) dajući plavo-ljubičasti

kompleks s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 740 nm

osjetljivost ove metode je 10 ndash 100 μg proteina

31 Određivanje koncentracije proteina metodom prema Lowryju

Cilj

Upoznati se s kolorimetrijskom metodom određivanja koncentracije proteina prema Lowryjevoj

metodi načinom izrade i uporabom baždarnog dijagrama

Konstrukcija baždarnog dijagrama

Kako bi se mogla odrediti koncentracija nekog proteina ili smjese proteina u otopini potrebno je

prethodno konstruirati baždarni dijagram tj dijagram ovisnosti apsorbancije o koncentraciji proteina

Prema niže navedenom postupku provest će se mjerenje s 5 uzoraka poznate i različite

koncentracije proteina (standardni niz) Na osnovi izmjerenih vrijednosti apsorbancije pri valnoj duljini

od 740 nm (A740) konstruirat će se dijagram ovisnosti A740 o koncentraciji proteina u otopini Nakon što

se provede isti postupak s uzorkom otopine u kojoj želimo odrediti koncentraciju proteina (proba)

pomoću baždarnog dijagrama se očita koncentracija proteina u ispitivanom uzorku

Reagensi i pribor A 2 -tna otopina Na2CO3 u 01 M NaOH (bezvodni Na2CO3)

B 05 -tna otopina CuSO4 5 H2O C 2 -tna otopina KNa-tartarata Lowryjev reagens 100 mL otopine A + 1 mL otopine B + 1 mL otopine C Folin-Ciocalteuov reagens 1 mL otopine Folin-Ciocalteu + 2 mL dest H2O Standardna otopina albumin goveđeg seruma u vodi BSA (eng bovine serum albumin) 1 mgmL Uzorak otopina albumina nepoznate koncentracije Spektrofotometar vibracijska miješalica (Vortex) epruvete 12 mm x 100 mm automatska pipeta

Postupak

Pripremite slijepu robu (sadržava samo otapalo) i pet reakcijskih smjesa za pripremu razrjeđenja

standardne otopine (BSA) te reakcijsku smjesu s uzorkom nepoznate koncentracije (proba) prema

sljedećoj tablici

Broj epruvete slijepa proba 1 2 3 4 5 proba

V (standardne otopine BSA) microL ndash 10 20 30 40 50 ndash V (destilirane vode) microL 200 190 180 170 160 150 ndash

V (uzorka) microL ndash ndash ndash ndash ndash ndash 200

V (Lowryjevog reagensa) mL 20 20 20 20 20 20 20

Nakon što ste u svaku epruvetu dodali po 20 mL Lowryjevog reagensa (prema tablici) sadržaj

epruveta promiješajte i ostavite na sobnoj temperaturi Nakon 12 minuta u svaku epruvetu brzo

dodajte 200 μL Folin-Ciocalteuova reagensa uz snažno miješanje (Vortex) Ostavite na sobnoj

Folin-Ciocalteuov reagens nestabilan je u jako lužnatoj otopini (Lowryjev reagens) pa se mora dodati brzo i dobro promiješati

6

temperaturi 40 minuta Nakon razvijanja boje izmjerite apsorbanciju prema slijepoj probi na

spektrofotometru (λ 750 nm)

Napomena Boja je postojana unutar intervala 40-60 minuta

Rezultati

Izračunajte koncentraciju BSA u svakom pojedinom uzorku standardnog niza i podatke upišite u

tablicu U tablicu upišite i izmjerene vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i probe

Broj epruvete 1 2 3 4 5 Proba

γ (proteina) mg mL-1

A

Na osnovi dobivenih vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i poznatih koncentracija

BSA konstruirajte baždarni dijagram s pravcem Vrijednost dobivene apsorbancije uzorka ucrtajte u

koordinatu baždarnog dijagrama te preko baždarnog pravca očitajte koncentraciju proteina u uzorku

(proteina) = ____________ gL

7

1 S pomoću kemijskih formula prikažite reakciju između aminokiselina __________________ i

____________________ te označite tip kemijske veze

2 Što je izoelektrična točka aminokiselina

3 Prikažite sve ionske oblike i izračunajte izoelektričnu točku aminokiseline _________________

koristeći se pri tome podacima iz tablice 11

Tablica 11 Svojstva aminokiselina

Naziv Simbol pK1

-COOH pK2

-NH3+

pKR

R skupina

S alifatskim bočnim ograncima

Glicin Gly G 234 960

Alanin Ala A 234 969 Valin Val V 232 962

Leucin Leu L 236 960

Izoleucin Ile I 236 968

Prolin Pro P 199 1096

S bočnim ograncima koji sadržavaju hidroksilnu (-OH) skupinu

Serin Ser S 221 915 Treonin Thr T 211 962

Tirozin Tyr Y 220 911 1007

S bočnim ograncima koji sadržavaju atom sumpora

Cistein Cys C 196 1028 818 Metion Met M 228 921

S bočnim ograncima koji sadržavaju bazične skupine

Lizin Lys K 218 895 1053 Histidin His H 182 917 60

Arginin Arg R 217 904 1248

S bočnim ograncima koji sadržavaju kiselinske skupine ili njihove amide

Asparagin Asn N 202 880 Asparaginska kiselina Asp D 188 960 365

Glutamin Gln Q 217 913

Glutaminska kiselina Glu E 219 967 425

S aromatskim prstenom Fenilalanin Phe F 183 913 Tirozin Tyr Y 220 911 1007

Triptofan Trp W 238 939

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 6: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

3

Strukturnom formulom prikažite metionin cistein i cistin

12 Ksantoproteinska reakcija

Reagensi i pribor 40-tna otopina NaOH Konc otopina HNO3 Uzorak kožica animalnog podrijetla (pileća pureća svinjska) Epruvete i kapalice

Načelo

Ksantoproteinskom reakcijom se dokazuje prisutnost aromatskih aminokiselina fenilalanina

tirozina i triptofana u strukturi proteina Reakcija se zasniva na nitriranju aromatskoga prstena

aminokiselina Reakciju pokazuju i čvrsti (u vodi netopljivi) proteini pa tako ako kapnemo konc HNO3

na kožu ili nokat nastat će žuta boja koja nestaje tek regeneracijom tkiva

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru U epruvetu stavite komadić kožice animalnog porijekla te

OPREZNO dodajte punu kapalicu koncentrirane HNO3 i ostavite stajati oko 10 minuta na sobnoj

temperaturi a zatim OPREZNO u epruvetu dodajte punu kapalicu NaOH

OPREZ epruvetu lagano nakositi i omogućiti da se sadržaj kapalice lagano slijeva niz stijenke

epruvete Otvor epruvete usmjeriti od sebe ali nikako prema nekom drugom Obvezno se koristite

zaštitnim naočalama i rukavicama

Što ste uočili

Strukturnom formulom prikažite aminokiseline fenilalanin tirozin i triptofan

Zadatak 2 Određivanje mucina u slini (Molischov test)

Mucini su glikoproteini velike molekulske mase s visokim sadržajem ugljikohidrata (oko 50) Glavni

su sastojak viskoznog mukusa prisutnog u sekretu gastrointestinalnog respiracijskog i reprodukcijskog

trakta Glavna uloga mucina je podmazivanje (lubrifikacija) i stvaranje zaštitne fizičke zapreke na

površini epitela

4

Reagensi i pribor 20 -tna topina α-naftola u apsolutnom etanolu H2SO4 konc H2O dest Uzorak slina Epruvete i kapalice

Načelo

Molischov test (Molisch-Udranski) koristi se za dokazivanje slobodnih ili vezanih ugljikohidrata

a u ovoj reakciji služi za dokazivanje šećernih ostataka glikoproteina mucina Reakcija se temelji na

dehidrataciji molekula šećera sulfatnom kiselinom pri čemu od pentoza nastaje furfural a od heksoza

5-hidroksimetilfurfural Furfural i njegovi derivati s fenolima (timol α-naftol rezorcinol) stvaraju

obojene kondenzacijske produkte

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru 1 mL sline razrijediti s 05-1 mL destilirane vode dodati 2

kapi alkoholne otopine α-naftola i promiješati Pažljivo dodati 1 mL koncentrirane sulfatne kiseline

(podliti uz stijenke epruvete bez miješanja) do pojave odvojenih slojeva

Što ste uočili

Zadatak 3 Kvantitativne metode određivanja proteina

Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina Izbor metode i postupka

ovisi o vrsti i količini ispitivanog (analiziranog) uzorka kao i o pretpostavljenoj koncentraciji proteina u

uzorku Najčešće korištene metode za određivanje koncentracije proteina u nepročišćenom ekstraktu

zasnivaju se na mjerenju apsorbancije biuretska metoda Lowryjeva metoda i Bradfordova metoda

Kod navedenih kolorimetrijskih metoda koncentracija proteina ovisi o broju i sastavu aminokiselina te

ovakva mjerenja zahtijevaju primjenu standarda koji je protein po sastavu jednak ili sličan proteinu koji

se analizira

Biuretska metoda

dokaz peptidne veze (reakcijom iona Cu2+ u lužnatom mediju s atomima dušika peptidnih veza

u polipeptidnom ili proteinskom lancu nastaje kompleksni spoj)

nastali kompleks je ljubičaste boje s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 540 nm

manje osjetljiva na vrstu proteina koji se određuje

prikladna za analizu otopina proteina u koncentracijama 10 ndash 10 mgmL

Bradfordova metoda

brza jednostavna i niskog praga osjetljivosti

temelji se na vezanju slobodne boje Coomassie Brilliant Blue G-850 na proteine pri čemu dolazi

do pomaka njenog apsorpcijskog maksimuma s valne duljine 465 nm na 595 nm

prikladna za određivanje koncentracije proteina u sadržaju određene stanične frakcije kao i pri

procjeni količine proteina potrebne za gel elektroforezu

donji prag osjetljivosti iznosi 05 μgmL proteina

5

Lowryjeva metoda

kombinira biuretsku metodu i reakciju redukcije fosfomolibdata i fosfovolframata u Folin-

Ciocalteuovu reagensu djelovanjem fenolnih spojeva (npr tirozina) dajući plavo-ljubičasti

kompleks s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 740 nm

osjetljivost ove metode je 10 ndash 100 μg proteina

31 Određivanje koncentracije proteina metodom prema Lowryju

Cilj

Upoznati se s kolorimetrijskom metodom određivanja koncentracije proteina prema Lowryjevoj

metodi načinom izrade i uporabom baždarnog dijagrama

Konstrukcija baždarnog dijagrama

Kako bi se mogla odrediti koncentracija nekog proteina ili smjese proteina u otopini potrebno je

prethodno konstruirati baždarni dijagram tj dijagram ovisnosti apsorbancije o koncentraciji proteina

Prema niže navedenom postupku provest će se mjerenje s 5 uzoraka poznate i različite

koncentracije proteina (standardni niz) Na osnovi izmjerenih vrijednosti apsorbancije pri valnoj duljini

od 740 nm (A740) konstruirat će se dijagram ovisnosti A740 o koncentraciji proteina u otopini Nakon što

se provede isti postupak s uzorkom otopine u kojoj želimo odrediti koncentraciju proteina (proba)

pomoću baždarnog dijagrama se očita koncentracija proteina u ispitivanom uzorku

Reagensi i pribor A 2 -tna otopina Na2CO3 u 01 M NaOH (bezvodni Na2CO3)

B 05 -tna otopina CuSO4 5 H2O C 2 -tna otopina KNa-tartarata Lowryjev reagens 100 mL otopine A + 1 mL otopine B + 1 mL otopine C Folin-Ciocalteuov reagens 1 mL otopine Folin-Ciocalteu + 2 mL dest H2O Standardna otopina albumin goveđeg seruma u vodi BSA (eng bovine serum albumin) 1 mgmL Uzorak otopina albumina nepoznate koncentracije Spektrofotometar vibracijska miješalica (Vortex) epruvete 12 mm x 100 mm automatska pipeta

Postupak

Pripremite slijepu robu (sadržava samo otapalo) i pet reakcijskih smjesa za pripremu razrjeđenja

standardne otopine (BSA) te reakcijsku smjesu s uzorkom nepoznate koncentracije (proba) prema

sljedećoj tablici

Broj epruvete slijepa proba 1 2 3 4 5 proba

V (standardne otopine BSA) microL ndash 10 20 30 40 50 ndash V (destilirane vode) microL 200 190 180 170 160 150 ndash

V (uzorka) microL ndash ndash ndash ndash ndash ndash 200

V (Lowryjevog reagensa) mL 20 20 20 20 20 20 20

Nakon što ste u svaku epruvetu dodali po 20 mL Lowryjevog reagensa (prema tablici) sadržaj

epruveta promiješajte i ostavite na sobnoj temperaturi Nakon 12 minuta u svaku epruvetu brzo

dodajte 200 μL Folin-Ciocalteuova reagensa uz snažno miješanje (Vortex) Ostavite na sobnoj

Folin-Ciocalteuov reagens nestabilan je u jako lužnatoj otopini (Lowryjev reagens) pa se mora dodati brzo i dobro promiješati

6

temperaturi 40 minuta Nakon razvijanja boje izmjerite apsorbanciju prema slijepoj probi na

spektrofotometru (λ 750 nm)

Napomena Boja je postojana unutar intervala 40-60 minuta

Rezultati

Izračunajte koncentraciju BSA u svakom pojedinom uzorku standardnog niza i podatke upišite u

tablicu U tablicu upišite i izmjerene vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i probe

Broj epruvete 1 2 3 4 5 Proba

γ (proteina) mg mL-1

A

Na osnovi dobivenih vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i poznatih koncentracija

BSA konstruirajte baždarni dijagram s pravcem Vrijednost dobivene apsorbancije uzorka ucrtajte u

koordinatu baždarnog dijagrama te preko baždarnog pravca očitajte koncentraciju proteina u uzorku

(proteina) = ____________ gL

7

1 S pomoću kemijskih formula prikažite reakciju između aminokiselina __________________ i

____________________ te označite tip kemijske veze

2 Što je izoelektrična točka aminokiselina

3 Prikažite sve ionske oblike i izračunajte izoelektričnu točku aminokiseline _________________

koristeći se pri tome podacima iz tablice 11

Tablica 11 Svojstva aminokiselina

Naziv Simbol pK1

-COOH pK2

-NH3+

pKR

R skupina

S alifatskim bočnim ograncima

Glicin Gly G 234 960

Alanin Ala A 234 969 Valin Val V 232 962

Leucin Leu L 236 960

Izoleucin Ile I 236 968

Prolin Pro P 199 1096

S bočnim ograncima koji sadržavaju hidroksilnu (-OH) skupinu

Serin Ser S 221 915 Treonin Thr T 211 962

Tirozin Tyr Y 220 911 1007

S bočnim ograncima koji sadržavaju atom sumpora

Cistein Cys C 196 1028 818 Metion Met M 228 921

S bočnim ograncima koji sadržavaju bazične skupine

Lizin Lys K 218 895 1053 Histidin His H 182 917 60

Arginin Arg R 217 904 1248

S bočnim ograncima koji sadržavaju kiselinske skupine ili njihove amide

Asparagin Asn N 202 880 Asparaginska kiselina Asp D 188 960 365

Glutamin Gln Q 217 913

Glutaminska kiselina Glu E 219 967 425

S aromatskim prstenom Fenilalanin Phe F 183 913 Tirozin Tyr Y 220 911 1007

Triptofan Trp W 238 939

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 7: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

4

Reagensi i pribor 20 -tna topina α-naftola u apsolutnom etanolu H2SO4 konc H2O dest Uzorak slina Epruvete i kapalice

Načelo

Molischov test (Molisch-Udranski) koristi se za dokazivanje slobodnih ili vezanih ugljikohidrata

a u ovoj reakciji služi za dokazivanje šećernih ostataka glikoproteina mucina Reakcija se temelji na

dehidrataciji molekula šećera sulfatnom kiselinom pri čemu od pentoza nastaje furfural a od heksoza

5-hidroksimetilfurfural Furfural i njegovi derivati s fenolima (timol α-naftol rezorcinol) stvaraju

obojene kondenzacijske produkte

Postupak

Ovu reakciju izvodite u digestoru 1 mL sline razrijediti s 05-1 mL destilirane vode dodati 2

kapi alkoholne otopine α-naftola i promiješati Pažljivo dodati 1 mL koncentrirane sulfatne kiseline

(podliti uz stijenke epruvete bez miješanja) do pojave odvojenih slojeva

Što ste uočili

Zadatak 3 Kvantitativne metode određivanja proteina

Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina Izbor metode i postupka

ovisi o vrsti i količini ispitivanog (analiziranog) uzorka kao i o pretpostavljenoj koncentraciji proteina u

uzorku Najčešće korištene metode za određivanje koncentracije proteina u nepročišćenom ekstraktu

zasnivaju se na mjerenju apsorbancije biuretska metoda Lowryjeva metoda i Bradfordova metoda

Kod navedenih kolorimetrijskih metoda koncentracija proteina ovisi o broju i sastavu aminokiselina te

ovakva mjerenja zahtijevaju primjenu standarda koji je protein po sastavu jednak ili sličan proteinu koji

se analizira

Biuretska metoda

dokaz peptidne veze (reakcijom iona Cu2+ u lužnatom mediju s atomima dušika peptidnih veza

u polipeptidnom ili proteinskom lancu nastaje kompleksni spoj)

nastali kompleks je ljubičaste boje s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 540 nm

manje osjetljiva na vrstu proteina koji se određuje

prikladna za analizu otopina proteina u koncentracijama 10 ndash 10 mgmL

Bradfordova metoda

brza jednostavna i niskog praga osjetljivosti

temelji se na vezanju slobodne boje Coomassie Brilliant Blue G-850 na proteine pri čemu dolazi

do pomaka njenog apsorpcijskog maksimuma s valne duljine 465 nm na 595 nm

prikladna za određivanje koncentracije proteina u sadržaju određene stanične frakcije kao i pri

procjeni količine proteina potrebne za gel elektroforezu

donji prag osjetljivosti iznosi 05 μgmL proteina

5

Lowryjeva metoda

kombinira biuretsku metodu i reakciju redukcije fosfomolibdata i fosfovolframata u Folin-

Ciocalteuovu reagensu djelovanjem fenolnih spojeva (npr tirozina) dajući plavo-ljubičasti

kompleks s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 740 nm

osjetljivost ove metode je 10 ndash 100 μg proteina

31 Određivanje koncentracije proteina metodom prema Lowryju

Cilj

Upoznati se s kolorimetrijskom metodom određivanja koncentracije proteina prema Lowryjevoj

metodi načinom izrade i uporabom baždarnog dijagrama

Konstrukcija baždarnog dijagrama

Kako bi se mogla odrediti koncentracija nekog proteina ili smjese proteina u otopini potrebno je

prethodno konstruirati baždarni dijagram tj dijagram ovisnosti apsorbancije o koncentraciji proteina

Prema niže navedenom postupku provest će se mjerenje s 5 uzoraka poznate i različite

koncentracije proteina (standardni niz) Na osnovi izmjerenih vrijednosti apsorbancije pri valnoj duljini

od 740 nm (A740) konstruirat će se dijagram ovisnosti A740 o koncentraciji proteina u otopini Nakon što

se provede isti postupak s uzorkom otopine u kojoj želimo odrediti koncentraciju proteina (proba)

pomoću baždarnog dijagrama se očita koncentracija proteina u ispitivanom uzorku

Reagensi i pribor A 2 -tna otopina Na2CO3 u 01 M NaOH (bezvodni Na2CO3)

B 05 -tna otopina CuSO4 5 H2O C 2 -tna otopina KNa-tartarata Lowryjev reagens 100 mL otopine A + 1 mL otopine B + 1 mL otopine C Folin-Ciocalteuov reagens 1 mL otopine Folin-Ciocalteu + 2 mL dest H2O Standardna otopina albumin goveđeg seruma u vodi BSA (eng bovine serum albumin) 1 mgmL Uzorak otopina albumina nepoznate koncentracije Spektrofotometar vibracijska miješalica (Vortex) epruvete 12 mm x 100 mm automatska pipeta

Postupak

Pripremite slijepu robu (sadržava samo otapalo) i pet reakcijskih smjesa za pripremu razrjeđenja

standardne otopine (BSA) te reakcijsku smjesu s uzorkom nepoznate koncentracije (proba) prema

sljedećoj tablici

Broj epruvete slijepa proba 1 2 3 4 5 proba

V (standardne otopine BSA) microL ndash 10 20 30 40 50 ndash V (destilirane vode) microL 200 190 180 170 160 150 ndash

V (uzorka) microL ndash ndash ndash ndash ndash ndash 200

V (Lowryjevog reagensa) mL 20 20 20 20 20 20 20

Nakon što ste u svaku epruvetu dodali po 20 mL Lowryjevog reagensa (prema tablici) sadržaj

epruveta promiješajte i ostavite na sobnoj temperaturi Nakon 12 minuta u svaku epruvetu brzo

dodajte 200 μL Folin-Ciocalteuova reagensa uz snažno miješanje (Vortex) Ostavite na sobnoj

Folin-Ciocalteuov reagens nestabilan je u jako lužnatoj otopini (Lowryjev reagens) pa se mora dodati brzo i dobro promiješati

6

temperaturi 40 minuta Nakon razvijanja boje izmjerite apsorbanciju prema slijepoj probi na

spektrofotometru (λ 750 nm)

Napomena Boja je postojana unutar intervala 40-60 minuta

Rezultati

Izračunajte koncentraciju BSA u svakom pojedinom uzorku standardnog niza i podatke upišite u

tablicu U tablicu upišite i izmjerene vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i probe

Broj epruvete 1 2 3 4 5 Proba

γ (proteina) mg mL-1

A

Na osnovi dobivenih vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i poznatih koncentracija

BSA konstruirajte baždarni dijagram s pravcem Vrijednost dobivene apsorbancije uzorka ucrtajte u

koordinatu baždarnog dijagrama te preko baždarnog pravca očitajte koncentraciju proteina u uzorku

(proteina) = ____________ gL

7

1 S pomoću kemijskih formula prikažite reakciju između aminokiselina __________________ i

____________________ te označite tip kemijske veze

2 Što je izoelektrična točka aminokiselina

3 Prikažite sve ionske oblike i izračunajte izoelektričnu točku aminokiseline _________________

koristeći se pri tome podacima iz tablice 11

Tablica 11 Svojstva aminokiselina

Naziv Simbol pK1

-COOH pK2

-NH3+

pKR

R skupina

S alifatskim bočnim ograncima

Glicin Gly G 234 960

Alanin Ala A 234 969 Valin Val V 232 962

Leucin Leu L 236 960

Izoleucin Ile I 236 968

Prolin Pro P 199 1096

S bočnim ograncima koji sadržavaju hidroksilnu (-OH) skupinu

Serin Ser S 221 915 Treonin Thr T 211 962

Tirozin Tyr Y 220 911 1007

S bočnim ograncima koji sadržavaju atom sumpora

Cistein Cys C 196 1028 818 Metion Met M 228 921

S bočnim ograncima koji sadržavaju bazične skupine

Lizin Lys K 218 895 1053 Histidin His H 182 917 60

Arginin Arg R 217 904 1248

S bočnim ograncima koji sadržavaju kiselinske skupine ili njihove amide

Asparagin Asn N 202 880 Asparaginska kiselina Asp D 188 960 365

Glutamin Gln Q 217 913

Glutaminska kiselina Glu E 219 967 425

S aromatskim prstenom Fenilalanin Phe F 183 913 Tirozin Tyr Y 220 911 1007

Triptofan Trp W 238 939

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 8: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

5

Lowryjeva metoda

kombinira biuretsku metodu i reakciju redukcije fosfomolibdata i fosfovolframata u Folin-

Ciocalteuovu reagensu djelovanjem fenolnih spojeva (npr tirozina) dajući plavo-ljubičasti

kompleks s maksimumom apsorpcije pri valnoj duljini od 740 nm

osjetljivost ove metode je 10 ndash 100 μg proteina

31 Određivanje koncentracije proteina metodom prema Lowryju

Cilj

Upoznati se s kolorimetrijskom metodom određivanja koncentracije proteina prema Lowryjevoj

metodi načinom izrade i uporabom baždarnog dijagrama

Konstrukcija baždarnog dijagrama

Kako bi se mogla odrediti koncentracija nekog proteina ili smjese proteina u otopini potrebno je

prethodno konstruirati baždarni dijagram tj dijagram ovisnosti apsorbancije o koncentraciji proteina

Prema niže navedenom postupku provest će se mjerenje s 5 uzoraka poznate i različite

koncentracije proteina (standardni niz) Na osnovi izmjerenih vrijednosti apsorbancije pri valnoj duljini

od 740 nm (A740) konstruirat će se dijagram ovisnosti A740 o koncentraciji proteina u otopini Nakon što

se provede isti postupak s uzorkom otopine u kojoj želimo odrediti koncentraciju proteina (proba)

pomoću baždarnog dijagrama se očita koncentracija proteina u ispitivanom uzorku

Reagensi i pribor A 2 -tna otopina Na2CO3 u 01 M NaOH (bezvodni Na2CO3)

B 05 -tna otopina CuSO4 5 H2O C 2 -tna otopina KNa-tartarata Lowryjev reagens 100 mL otopine A + 1 mL otopine B + 1 mL otopine C Folin-Ciocalteuov reagens 1 mL otopine Folin-Ciocalteu + 2 mL dest H2O Standardna otopina albumin goveđeg seruma u vodi BSA (eng bovine serum albumin) 1 mgmL Uzorak otopina albumina nepoznate koncentracije Spektrofotometar vibracijska miješalica (Vortex) epruvete 12 mm x 100 mm automatska pipeta

Postupak

Pripremite slijepu robu (sadržava samo otapalo) i pet reakcijskih smjesa za pripremu razrjeđenja

standardne otopine (BSA) te reakcijsku smjesu s uzorkom nepoznate koncentracije (proba) prema

sljedećoj tablici

Broj epruvete slijepa proba 1 2 3 4 5 proba

V (standardne otopine BSA) microL ndash 10 20 30 40 50 ndash V (destilirane vode) microL 200 190 180 170 160 150 ndash

V (uzorka) microL ndash ndash ndash ndash ndash ndash 200

V (Lowryjevog reagensa) mL 20 20 20 20 20 20 20

Nakon što ste u svaku epruvetu dodali po 20 mL Lowryjevog reagensa (prema tablici) sadržaj

epruveta promiješajte i ostavite na sobnoj temperaturi Nakon 12 minuta u svaku epruvetu brzo

dodajte 200 μL Folin-Ciocalteuova reagensa uz snažno miješanje (Vortex) Ostavite na sobnoj

Folin-Ciocalteuov reagens nestabilan je u jako lužnatoj otopini (Lowryjev reagens) pa se mora dodati brzo i dobro promiješati

6

temperaturi 40 minuta Nakon razvijanja boje izmjerite apsorbanciju prema slijepoj probi na

spektrofotometru (λ 750 nm)

Napomena Boja je postojana unutar intervala 40-60 minuta

Rezultati

Izračunajte koncentraciju BSA u svakom pojedinom uzorku standardnog niza i podatke upišite u

tablicu U tablicu upišite i izmjerene vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i probe

Broj epruvete 1 2 3 4 5 Proba

γ (proteina) mg mL-1

A

Na osnovi dobivenih vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i poznatih koncentracija

BSA konstruirajte baždarni dijagram s pravcem Vrijednost dobivene apsorbancije uzorka ucrtajte u

koordinatu baždarnog dijagrama te preko baždarnog pravca očitajte koncentraciju proteina u uzorku

(proteina) = ____________ gL

7

1 S pomoću kemijskih formula prikažite reakciju između aminokiselina __________________ i

____________________ te označite tip kemijske veze

2 Što je izoelektrična točka aminokiselina

3 Prikažite sve ionske oblike i izračunajte izoelektričnu točku aminokiseline _________________

koristeći se pri tome podacima iz tablice 11

Tablica 11 Svojstva aminokiselina

Naziv Simbol pK1

-COOH pK2

-NH3+

pKR

R skupina

S alifatskim bočnim ograncima

Glicin Gly G 234 960

Alanin Ala A 234 969 Valin Val V 232 962

Leucin Leu L 236 960

Izoleucin Ile I 236 968

Prolin Pro P 199 1096

S bočnim ograncima koji sadržavaju hidroksilnu (-OH) skupinu

Serin Ser S 221 915 Treonin Thr T 211 962

Tirozin Tyr Y 220 911 1007

S bočnim ograncima koji sadržavaju atom sumpora

Cistein Cys C 196 1028 818 Metion Met M 228 921

S bočnim ograncima koji sadržavaju bazične skupine

Lizin Lys K 218 895 1053 Histidin His H 182 917 60

Arginin Arg R 217 904 1248

S bočnim ograncima koji sadržavaju kiselinske skupine ili njihove amide

Asparagin Asn N 202 880 Asparaginska kiselina Asp D 188 960 365

Glutamin Gln Q 217 913

Glutaminska kiselina Glu E 219 967 425

S aromatskim prstenom Fenilalanin Phe F 183 913 Tirozin Tyr Y 220 911 1007

Triptofan Trp W 238 939

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 9: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

6

temperaturi 40 minuta Nakon razvijanja boje izmjerite apsorbanciju prema slijepoj probi na

spektrofotometru (λ 750 nm)

Napomena Boja je postojana unutar intervala 40-60 minuta

Rezultati

Izračunajte koncentraciju BSA u svakom pojedinom uzorku standardnog niza i podatke upišite u

tablicu U tablicu upišite i izmjerene vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i probe

Broj epruvete 1 2 3 4 5 Proba

γ (proteina) mg mL-1

A

Na osnovi dobivenih vrijednosti apsorbancije uzoraka standardnog niza i poznatih koncentracija

BSA konstruirajte baždarni dijagram s pravcem Vrijednost dobivene apsorbancije uzorka ucrtajte u

koordinatu baždarnog dijagrama te preko baždarnog pravca očitajte koncentraciju proteina u uzorku

(proteina) = ____________ gL

7

1 S pomoću kemijskih formula prikažite reakciju između aminokiselina __________________ i

____________________ te označite tip kemijske veze

2 Što je izoelektrična točka aminokiselina

3 Prikažite sve ionske oblike i izračunajte izoelektričnu točku aminokiseline _________________

koristeći se pri tome podacima iz tablice 11

Tablica 11 Svojstva aminokiselina

Naziv Simbol pK1

-COOH pK2

-NH3+

pKR

R skupina

S alifatskim bočnim ograncima

Glicin Gly G 234 960

Alanin Ala A 234 969 Valin Val V 232 962

Leucin Leu L 236 960

Izoleucin Ile I 236 968

Prolin Pro P 199 1096

S bočnim ograncima koji sadržavaju hidroksilnu (-OH) skupinu

Serin Ser S 221 915 Treonin Thr T 211 962

Tirozin Tyr Y 220 911 1007

S bočnim ograncima koji sadržavaju atom sumpora

Cistein Cys C 196 1028 818 Metion Met M 228 921

S bočnim ograncima koji sadržavaju bazične skupine

Lizin Lys K 218 895 1053 Histidin His H 182 917 60

Arginin Arg R 217 904 1248

S bočnim ograncima koji sadržavaju kiselinske skupine ili njihove amide

Asparagin Asn N 202 880 Asparaginska kiselina Asp D 188 960 365

Glutamin Gln Q 217 913

Glutaminska kiselina Glu E 219 967 425

S aromatskim prstenom Fenilalanin Phe F 183 913 Tirozin Tyr Y 220 911 1007

Triptofan Trp W 238 939

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 10: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

7

1 S pomoću kemijskih formula prikažite reakciju između aminokiselina __________________ i

____________________ te označite tip kemijske veze

2 Što je izoelektrična točka aminokiselina

3 Prikažite sve ionske oblike i izračunajte izoelektričnu točku aminokiseline _________________

koristeći se pri tome podacima iz tablice 11

Tablica 11 Svojstva aminokiselina

Naziv Simbol pK1

-COOH pK2

-NH3+

pKR

R skupina

S alifatskim bočnim ograncima

Glicin Gly G 234 960

Alanin Ala A 234 969 Valin Val V 232 962

Leucin Leu L 236 960

Izoleucin Ile I 236 968

Prolin Pro P 199 1096

S bočnim ograncima koji sadržavaju hidroksilnu (-OH) skupinu

Serin Ser S 221 915 Treonin Thr T 211 962

Tirozin Tyr Y 220 911 1007

S bočnim ograncima koji sadržavaju atom sumpora

Cistein Cys C 196 1028 818 Metion Met M 228 921

S bočnim ograncima koji sadržavaju bazične skupine

Lizin Lys K 218 895 1053 Histidin His H 182 917 60

Arginin Arg R 217 904 1248

S bočnim ograncima koji sadržavaju kiselinske skupine ili njihove amide

Asparagin Asn N 202 880 Asparaginska kiselina Asp D 188 960 365

Glutamin Gln Q 217 913

Glutaminska kiselina Glu E 219 967 425

S aromatskim prstenom Fenilalanin Phe F 183 913 Tirozin Tyr Y 220 911 1007

Triptofan Trp W 238 939

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 11: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

8

Vježba 2

ENZIMI

Svrha je vježbe upoznati se s načelima enzimske kinetike i čimbenicima o kojima ovisi brzina reakcije

katalizirane enzimom na primjeru ispitivanja aktivnosti enzima alkalne fosfataze

Fosfataze su enzimi grupne specifičnosti iz skupine hidrolaza koje kataliziraju hidrolizu fosfatnih

estera Budući da postoje razlike u aktivnosti pojedinih fosfataza ovisno o različitim optimalnim pH

vrijednostima fosfataze dijelimo u dvije glavne skupine ndash kisele fosfataze (pH = 49ndash5) ACP i alkalne

fosfataze ALP (pH 98ndash105) Fosfataze nalazimo u serumu zdravih ljudi Alkalne fosfataze u najvećoj

mjeri potječu iz kostiju odnosno iz jetre u omjeru koji je ovisan o dobi i spolu Preostali izoenzimi

alkalne fosfataze su intestinalnog placentalnog žučnog i bubrežnog podrijetla Alkalne fosfataze

sudjeluju i u procesima mineralizacije zubne cakline

Zadatak 1 Utjecaj koncentracije supstrata na brzinu enzimske reakcije - određivanje Km i vmax

U ovom zadatku ćete eksperimentalno odrediti vrijednosti kinetičkih parametara Km i vmax

serumskog enzima alkalne fosfatazeAlkalna fosfataza katalizira reakciju hidrolize fosfomonoestera pri

čemu nastaju alkohol i fosfat Za određivanje aktivnosti fosfataza kao supstrat se rabi p-nitrofenilfosfat

(pNPP) čiju hidrolitičku razgradnju prikazuje reakcija

Produkt reakcije p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen

te se njegova koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet

razvijene boje razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti

fosfataze Reagensi i pribor Supstrat p-nitrofenilfosfat c (pNPP) =10 mmolL Pufer glicinNaOH pH=105 Otopina NaOH c(NaOH) =1 molL Uzorak serum Stalak sa epruvetama automatska pipeta bireta termostatirana kupelj spektrofotometar

Postupak

Priredite šest reakcijskih smjesa koje sadržavaju različite koncentracije supstrata Obilježene

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 12: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

9

epruvete stavite u kupelj termostatiranu na 37 degC

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

termostatiranje 10 min na 37 degC

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Nakon desetak minuta u svaku epruvetu dodajte zadani volumen otopine enzima (uzorak seruma) i

zabilježite vrijeme početka reakcije i epruvete vratite u kupelj na 37 degC Nakon točno 10 minuta

zaustavite reakciju dodatkom 05 mL otopine NaOH i izmjerite apsorbanciju prema vodi pri valnoj

duljini od 405 nm

Za svaku koncentraciju supstrata načinite slijepu probu prema sljedećem planu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

V pNPP mL 010 020 030 050 075 100

V (pufera) pH 105 mL 135 125 115 095 070 045

V (otopine NaOH) mL 050 050 050 050 050 050

V (seruma) mL 005 005 005 005 005 005

Izmjerite vrijednosti apsorbancija slijepih proba prema vodi i oduzmite ih od apsorbancije dobivene

za enzimsku reakciju pri zadanoj koncentraciji supstrata Vrijednosti upišite u tablicu

epruveta broj 1 2 3 4 5 6

A (reakcijske smjese)

A (slijepe probe)

A

Za svaku koncentraciju supstrata treba izračunati vrijednost brzine enzimske reakcije kao

promjenu koncentracije produkta reakcije u jedinici vremena

Točnu koncentraciju nastalog p-nitrofenola u reakcijskoj smjesi volumena 200 mL izračunajte iz

Lambert-Beerova zakona uz korekciju apsorbancije za faktor razrjeđenja reakcijske smjese

gdje su

v ndash brzina enzimske reakcije

A ndash apsorbancija produkta (p-nitrofenola) u reakcijskoj smjesi (apsorbancija prema slijepoj probi

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 13: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

10

korigirana za faktor 215 tj za omjer volumena konačne smjese nakon dodatka otopine NaOH i reakcijske smjese prije dodatka otopine NaOH)

ε ndash molarni koeficijent apsorpcije p-nitrofenola koji iznosi 182

l ndash duljina optičkog puta 1 cm t ndash vrijeme reakcije (min) F ndash faktor razrijeđenja

Izračunajte točnu koncentraciju supstrata u svakoj reakcijskoj smjesi

c(pNPP)1 = c(pNPP)2 =

c(pNPP)3 = c(pNPP)4 =

c(pNPP)5 = c(pNPP)6 =

Na temelju dobivenih vrijednosti potrebno je konstruirati Lineweaver-Burkov dijagram i grafički

odrediti kinetičke parametre Km i vmax

c (s) 1 c (s) v 1 v

1

2

3

4

5

6

Km = __________________________ vmax = ____________________________

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 14: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

11

Što je enzimska aktivnost Kojim se jedinicama izražava enzimska aktivnost i kako su jedinice definirane

Datum_____________________________ Vježbu pregledao _________________________

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 15: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

12

Vježba 3

KROMATOGRAFSKE METODE U ANALIZI BIOLOŠKIH MATERIJALA

Kromatografija je metoda odjeljivanja tvari iz smjese na skupine komponenata ili na pojedinačne

komponente Naziv potječe od grčkih riječi = boja i = risati ili pisati Razdvajanje se

temelji na različitoj razdiobi tvari između dviju faza sustava Kromatografski sustav čine nepokretna

(stacionarna) faza pokretna (mobilna) faza i smjesa tvari koju je potrebno razdijeliti na pojedine

komponente Komponente uzorka moraju biti topljive u pokretnoj fazi ali moraju također biti u

interakciji s nepokretnom fazom Sam proces razdvajanja zasniva se na jednom od fizikalnih načela

adsorpciji razdjeljivanju između dvaju otapala koja se ne miješaju razdjeljivanju prema veličini

molekula te ionskoj izmjeni

Kromatografske metode možemo podijeliti prema mehanizmu odvajanja komponenti

a) gel-kromatografija (raquomolekularna sitalaquo) ndash razdvajanje prema veličini molekula

b) kromatografija na ionskom izmjenjivaču ndash kemijsko vezanje komponente na nepokretnu fazu

c) afinitetna kromatografija ndash razdvajanje prema specifičnoj biološkoj aktivnosti

d) adsorpcijska kromatografija ndash raspodjela zbog vezanja komponenti smjese na čvrstoj površini

e) ostale kromatografske metode

Prema agregacijskome stanju faza između kojih dolazi do raspodjele kromatografiju dijelimo na

kruto-tekućinsku (kromatografija na stupcu tankoslojna kromatografija) tekućinsko-tekućinsku i

tekućinsko-plinovitu (plinska kromatografija)

Za razumijevanje procesa kromatografije treba uočiti važnost uspostavljanja dinamičke ravnoteže

neke tvari između dviju faza od kojih se jedna kreće a druga miruje Pri uspostavljanju ravnoteže

promatrana se tvar raspodjeljuje na dio koji se nalazi vezan za nepokretnu fazu i na dio koji se nalazi

otopljen u otapalu Zbog gibanja pokretne faze narušava se ravnotežno stanje Kretanje tvari zasniva se

na neprekidnom vezanju tvari za nepokretnu fazu a zatim prelasku tvari u pokretnu fazu uz stalno

održavanje raquoravnoteželaquo između dviju faza Što su interakcije između određenih vrsta tvari (iona

molekula) i nepokretne faze jače to je dulje vrijeme zadržavanja tvari u sustavu Nasuprot tomu tvari

koje pokazuju veliki afinitet prema pokretnoj fazi putuju zajedno s njom i brže se kreću kroz sustav

U biokemiji se u različite svrhe primjenjuju gotovo sve kromatografske metode koje se rabe i u

kemiji Izvedbe same metode moraju se u svakome pojedinačnom slučaju prilagođivati uvjetima u

kojima su zadane biološke molekule stabilne Danas su razvijeni materijali i metode upravo za

razdvajanje bioloških makromolekula

Kromatografskom analizom često je moguće razdvajanje dvaju ili više sličnih spojeva što je drugim

postupcima katkad teško postići

Kromatografija na stupcu naziva se još kolonskom kromatografijom Od kromatografija na stupcu

najčešće se primjenjuju adsorpcijska ionsko izmjenjivačka i gel-kromatografija (gel-filtracija)

Gel-filtracija se temelji na razdvajanju komponenata iz smjese prema veličini molekula Načelo je

gel-filtracije jednostavno ndash stupac se ispuni česticama inertne tvari koje imaju umreženu strukturu s

porama

Veličina pora može varirati pa se komercijalno proizvode gelovi točno određenih raspona veličina

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 16: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

13

pora Kada se na kolonu nanosi smjesa koja se želi razdvojiti na komponente molekule čija je veličina

manja od veličine pora čestica nepokretne faze ulaze u pore i tu se zadržavaju dok veće molekule brže

prolaze između čestica gela Na taj način s kolone prvo izlaze frakcije s velikim molekulama a što je

veličina molekula manja to će zaostajanje biti veće Kao i kod ostalih kromatografija na koloni i ovdje

se eluat sakuplja u malim volumenima (frakcijama) Nakon analize se frakcije koje sadržavaju istovrsnu

tvar spajaju

S pomoću gel-filtracijske kromatografije može se odrediti i relativna molekularna masa (Mr) neke

komponente ako se ta komponenta nalazi u smjesi s tvarima poznate molekularne mase Gel-filtracijska

metoda najčešće se primjenjuje za pročišćavanje proteina i odjeljivanje nukleinskih kiselina

Tankoslojna kromatografija dobila je ime po tome što se kromatografski proces zbiva na tankome

sloju adsorbensa koji može biti nanesen na neku čvrstu podlogu Tankoslojna se kromatografija (engl

thin layer chromatography TLC) kao i kromatografija na stupcu zasniva na različitoj razdiobi tvari

između krutog adsorbensa i tekućeg eluensa Prema načinu izvođenja kromatografskoga procesa

tankoslojna se kromatografija dijeli na uzlaznu (za koju se vrlo često kaže da je obratna kolonska

kromatografija) i silaznu

Tijekom razdvajanja tvari uzlaznom tankoslojnom kromatografijom otapalo se zbog kapilarnih sila

uspinje po krutom adsorbensu Kromatografija na tankome sloju može se izvoditi jednodimenzionalno

i dvodimenzionalno Kod dvodimenzionalne se kromatografije nakon završetka kromatografskoga

procesa u jednome smjeru pločica ponovno kromatografira ali u smjeru okomitom na smjer prvoga

procesa sada u drugom sustavu otapala Kombinacijom otapala različite polarnosti postiže se dobro

razdvajanje sličnih spojeva npr aminokiselina ili lipida

Pri tankoslojnoj kromatografiji kao nepokretna faza najčešće se rabe adsorbensi silikagel i aloks koji

su naneseni u vrlo tankom sloju (01ndash2 mm) na staklenu metalnu ili plastičnu pločicu Pokretnu fazu čini

otapalo ili smjesa otapala S pomoću kapilare se na adsorbens 1 cm od donjeg ruba ploče nanese mala

količina otopljene smjese (1ndash5 microL) i ostavi da otapalo ishlapi Eluens se ulije u staklenu posudu (čašu) s

poklopcem (komora za razvijanje) toliko da pokrije dno posude nakon toga se pločica uroni u eluens ali

tako da uzorak ostane iznad razine otapala Zbog utjecaja kapilarnih sila eluens se uspinje po

adsorbensu otapa komponente uzorka koje se razdvajaju zbog različite brzine putovanja Mjesto na

koje smo nanijeli smjesu zove se start a frontom nazivamo zonu najveće udaljenosti pokretne faze

(eluensa) od starta Kada fronta eluensa dođe na 1 cm od gornjeg rubu pločice pločica se izvadi iz

otapala i osuši Nakon toga se detektiraju zone koje čine mjesta pojedinih komponenti

Kromatografska pokretljivost definira se kao Rf vrijednost (engl related to front) koja predočuje

omjer prijeđenog puta komponente (x) od starta i duljine prijeđenog puta otapala (y)

Rf vrijednosti mogu se upotrijebiti za identifikaciju tvari pod strogo određenim uvjetima Niska Rf

vrijednost upućuje da je tvar jače adsorbirana dakle pokazuje slabije interakcije s pokretnom fazom

Uporaba je tankoslojne kromatografije raznovrsna Ponajprije se ta metoda primjenjuje u

kvalitativnoj analizi rjeđe u kvantitativnoj ali se često rabi i za praćenje kemijske reakcije

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 17: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

14

Zadatak 1 Gel-filtracija ndash razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

Načelo

Primjenom tzv molekularnih sita umreženih polimernih gelova definirane veličine pora moguće je

kromatografijom na koloni razdvojiti molekule prema njihovoj veličini pri čemu se brže eluiraju velike

molekule dok je za izlazak manjih molekula potreban veći volumen pokretne faze

Reagensi i pribor Gel za kromatografiju (stacionarna faza) Sephadex G-25 (prethodno namočen-nabubren) Otopina za eluciju (mobilna faza) destilirana voda Uzorak koloidna otopina proteina u otopini (NH4)2SO4 Reagens za dokaz sulfata otopina BaCl2 Kolona za kromatografiju (štrcaljka) malo vate stativ i klema epruvete spektrofotometar kvarcna kiveta

Postupak

Kolonu za kromatografiju (štrcaljka) pričvrstiti

na stativ (slika 31) Na dno kolone staviti malo

navlažene vate U kolonu polagano uliti suspenziju

gela koja je prethodno dobro promućkana Paziti

da mjehurići zraka ne uđu u kolonu Otvoriti

stezaljku i pustiti da voda polako kaplje dok se

istodobno gel taloži u koloni pri čemu nastaje

homogeni stupac Nakon ispiranja gela s oko 2 mL

vode zatvoriti stezaljku promijeniti epruvetu ispod

kolone te oprezno nanijeti uzorak na gel Pri

nanošenju uzorka treba paziti da se gel ne uzmuti

Nakon nanošenja uzorka na kolonu stezaljku

polagano otvoriti i započeti s eluiranjem odnosno

ispuštanjem pokretne faze od po 2 mL u epruvete

Ovako dobivene frakcije potrebno je analizirati na prisutnost proteina i sulfata

1 Eluat iz svake pojedine epruvete uliti u kvarcnu kivetu i na spektrofotometru izmjeriti apsorbanciju

pri valnoj duljini od 280 nm prema destiliranoj vodi

2 U svakoj pojedinoj frakciji potrebno je provesti i test na sulfate otopinom BaCl2 Nakon mjerenja

apsorbancije uzorak vratiti u epruvetu i provesti test na sulfate koji se izvodi dodavanjem nekoliko

kapi otopine barijeva klorida u eluat U slučaju pozitivne reakcije pojavljuje se bijeli talog barijeva

sulfata

Napišite reakciju taloženja barijeva sulfata Napišite izraz za produkt topljivosti barijeva sulfata

Napomena Otopine proteina apsorbiraju svjetlost ili elektromagnetsko zračenje valnih duljina 215 nm (peptidne veze) i 280 nm (aromatski prstenovi u bočnim ograncima aminokiselina) Metoda je vrlo osjetljiva a većinom se apsorbancija mjeri pri valnoj duljini od 280 nm Na taj je način moguće vrlo jednostavno odrediti ukupnu koncentraciju proteina u uzorku

Slika 31 Gel-filtracija - razdvajanje albumina od (NH4)2SO4

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 18: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

15

Rezultat i grafički prikaz

Redni broj frakcije 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Proteini A280

SO4 2- pozitivni (+)

negativni (-)

Grafički prikažite ovisnost A280 o rednom broju frakcije ili volumena eluata

Zadatak 2 Određivanje sastava smjese aminokiselina tankoslojnom kromatografijom

Aminokiseline nalazimo u plazmi i u mokraći zdravih ljudi Količina i sastav aminokiselina mijenjaju

se pri mnogim bolesnim stanjima te je njihovo određivanje od velike važnosti u dijagnostici Poznat je

čitav niz nasljednih i stečenih poremećaja u metabolizmu aminokiselina Neke od pogrešaka

metabolizma aminokiselina završavaju letalno a neki se poremećaji mogu regulirati prehranom

Reagensi i pribor Celulozne ploče za tankoslojnu kromatografiju Pokretna faza n-butanolacetonledena octena kiselinavodaninhidrin (u volumnom omjeru 28288163) Standardna otopina aminokiselina (10 mg His 15 mg Gly 15 mg Ala 20 mg Val i 30 mg Leu u 50 mL 10 -tnog 2-propanola i 1 kap 1 molL HCl) Uzorak smjesa aminokiselina Čaša Petrijeva posuda koja služi kao poklopac za čašu kapilare

Postupak

Na celuloznoj ploči lagano grafitnom olovkom označite početnu (startnu) liniju 1 cm od donjeg ruba

ploče Zatim na startnoj liniji treba označiti područja na koje će se nanijeti standard i uzorak (iste

duljine 05-1 cm) počevši 1 cm od lijevog ruba ploče i s međusobnom udaljenošću 05ndash1 cm Na 05 cm

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 19: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

16

od gornjeg ruba označite liniju fronte (do koje će putovati mobilna faza) Otopinu standarda i uzorka

nanesite kapilarom na označena mjesta na startnoj liniji pločice Prije uranjanja u kupelj za

kromatografiju pločica se mora dobro osušiti U kupelj za kromatografiju (čaša) ulijte svježe

pripremljenu pokretnu fazu poklopite i pričekajte par minuta da se kupelj zasiti parama otapala Zatim

pažljivo u pokretnu fazu okomito uronite pločicu s nanesenim uzorcima te kupelj poklopite Zbog

kapilarnih sila smjesa otapala putuje i za sobom povlači aminokiseline koje zaostaju na različitim

visinama Kada fronta otapala dođe do linije fronte (vrijeme putovanja ~ 30 minuta) pločicu treba

izvaditi iz čaše i ostaviti 3ndash5 minuta na temperaturi od 80 degC odnosno do pojave obojenih mrlja

Položaj aminokiselina može se raspoznati po plavoljubičastom obojenju (ili žutom u slučaju prolina)

mrlja na kromatogramu Izračunajte Rf vrijednosti i usporedite ih s referentnim vrijednostima

standarda Otopina standarda sastoji se od pet aminokiselina koje su u tablici navedene prema Rf

vrijednostima tako da je prva aminokiselina s najvećom Rf vrijednosti

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

leucin 1

valin 2

alanin

glicin

histidin

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Zadatak 3 Određivanje sastava smjese šećera tankoslojnom kromatografijom Reagensi i pribor Ploča za tankoslojnu kromatografiju (silikagel) Pokretna faza za jednodimenzionalnu kromatografiju etilni acetat octena kiselina metanol i voda u volumnom omjeru 60151510 Reagens za razvijanje boje 6-tna etanolna otopina orcinola + 1-tna otopina FeCl3 u 10-tnoj otopini H2SO4 u volumnom omjeru 110 Standardna otopina šećera Uzorak smjesa šećera

Postupak

Pripremiti ploču za tankoslojnu kromatografiju kao što je opisano u Zadatku 2 te na isti način

nanijeti standard i uzorak te započeti s kromatografskim razdvajanjem Nakon ~ 30 minuta ili kada je

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 20: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

17

fronta otapala došla do 05 cm od gornjeg ruba ploče ploču izvaditi iz kupelji i ostaviti da se osuši Suhu

pločicu poprskati otopinom za razvijanje boje te grijati na 100 degC oko 3 minute u sušioniku do pojave

obojenih frakcija šećera (tablica 31) Na temelju boje i Rf vrijednosti odrediti od kojih se komponenata

sastoji uzorak

Tablica 31 Obojene reakcije na šećere

Šećer Anisaldehid-sulfatna kiselina Orcinol-sulfatna kiselina

Riboza plava siva

Ksiloza siva svjetlo plava

Arabinoza žutozelena plavosiva

Fruktoza ljubičasta tamno crvena

Manoza zelena svjetlo plava

Glukoza svjetlo plava sivoplava

Galaktoza sivozelena sivoplava

Saharoza ljubičasta crvenosmeđa

Laktoza zelenkasta crvenoljubičasta

Standard Rf standarda Uzorak Rf uzorka

1 Ksiloza

2 Glukoza

3 Saharoza

4 Laktoza

Napomena šećeri su u tablici navedeni prema kromatografskoj pokretljivosti od najpokretljivijeg (1) do najmanje pokretljivog (2)

Prisutnost kojih ugljikohidrata ste dokazali u uzorku

Crtežom prikažite rezultat tankoslojne kromatografije

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 21: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

18

Vježba 4

UGLJIKOHIDRATI

Svrha je vježbe upoznati reakcije kvalitativnog dokazivanja sastava smjese šećera te metode

određivanja aktivnosti α-amilaze i koncentracije glukoze u krvi

Enzim α-amilaza pripada skupini hidrolaza a njegovim hidrolitičkim djelovanjem razgrađuje se

škrob Katalizira hidrolizu α-14 glikozidne veze pri čemu se škrob kida do oligosaharida veličine 6 do 7

glukoznih jedinica Duljim djelovanjem α-amilaze razgrađuju se oligosaharidi do disaharida maltoze i

izomaltoze Optimalni pH za djelovanje α-amilaze jest 69ndash70 Najveća koncentracija ovog enzima je

prisutna u gušterači i slinovnicama α-amilaza iz sline započinje hidrolizu škroba dok je hrana u ustima i

jednjaku a u želucu njezino djelovanje prestaje Blago alkalni uvjeti u dvanaesniku (duodenumu)

pospješuju djelovanje pankreasne α-amilaze koja razgrađuje dekstrine do disaharida

Određivanje aktivnosti amilaze u serumu i mokraći ima najveće značenje u dijagnostici bolesti

gušterače

Zadatak 1 Dokazivanje α-amilaze u slini

Načelo

Škrob s elementarnim jodom daje produkt intenzivne modre boje Molekule joda ugrađuju se u

međuprostor uzvojnice koju su stvorile jedinice glukoze pa takav adsorpcijski spoj pokazuje jaku

apsorpciju svjetlosti Enzimskom razgradnjom škroba s α-amilazom raspada se adsorpcijski spoj i gubi

se boja što služi za dokazivanje aktivnosti α-amilaze

Reagensi i pribor 1-tna otopina škroba Lugolova otopina I2 otopljen u otopini KI daje u vodi topljivi labilni kompleks KI3 u kojem se vezani I2 ponaša jednako kao i elementarni I2

Fehlingov reagens (dobiva se miješanjem otopina Fehling I i Fehling II u volumnom omjeru 11) Fehling I otopina CuSO4 Fehling II alkalna otopina KNa-tartarata Uzorak slina Epruvete kapalice termostatirana kupelj plamenik

Postupak

Dokazivanje se izvodi u dvjema epruvetama

1 epruveta malo sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

2 epruveta malo prokuhane sline + 1 mL otopine škroba + 2 kapi Lugolove otopine

Promućkati sadržaj svake epruvete i ostaviti 30 minuta pri temperaturi 37 degC

Što primjećujete

Sa sadržajem obiju epruveta izvesti Trommerovu reakciju

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 22: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

19

Trommerova reakcija (test po Fehlingu) primjenjuje se za brzo dokazivanje reducirajućih šećera u

otopini Kemijska osnova testa jest reakcija šećera s bakrovim(II) ionima u lužnatom mediju

(prevladava endiolni oblik šećera koji je aktivni reducirajući oblik) u kojoj se šećeri oksidiraju a ioni

Cu2+ reduciraju do Cu+ prema jednadžbi

Kao vidljivi produkt u prvoj se fazi reakcije taloži žućkasti talog bakrova(I) hidroksida CuOH koji

nadalje prelazi u crveni talog bakrova(I) oksida Cu2O

Načelo

Fehlingov reagens je vrlo lužnata otopina kompleksnog bakrova(II) tartarata Stoga se u

reakciji osim glukoze lako oksidiraju i ostali eventualno prisutni reducirajući šećeri ili druge

reducirajuće tvari U prisutnosti glukoze nastaje crveni-narančasti talog Cu2O

Postupak

U epruveti pripremite 2 mL svježeg Fehlingovog reagensa miješanjem po 1 mL otopine Fehling I

i Fehling II Reagens je tamno modre boje od nastale kompleksne soli bakrova(II) tartarata U epruvete

s prokuhanom i neprokuhanom slinom dodajte jednaki volumen Fehlingovog reagensa koliki je

volumen sadržaja u epruvetama te potom promiješajte i zagrijte do vrenja

Opišite uočene promjene

Zadatak 2 Određivanje aktivnosti α-amilaze u serumu

Načelo

Postoji više metoda za određivanje aktivnosti α-amilaze Tako su u upotrebi metode s

određenim supstratima koji se pripremaju vezanjem 4-nitrofenola na reducirajući kraj određenog

oligosaharida α-amilaza kida supstrat a dodavanjem α-glukozidaze nastaje slobodni nitrofenol Nastali

p-nitrofenol u lužnatom mediju prelazi u p-nitrofenolatni ion koji je žuto obojen te se njegova

koncentracija određuje spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 400ndash420 nm Intenzitet razvijene boje

razmjeran je koncentraciji nastaloga produkta u jedinici vremena te stoga i aktivnosti α-amilaze koja je

prisutna u uzorku te se mjeri porastom apsorbancije pri valnoj duljini od 405 nm

Reagensi i pribor R1 reagens etiliden-pNP-67 c = 11 mmolL

-glukozidaza gt3500 UL NaCl c = 51 mmolL

pufer biološki pH 70 01 na 20 C c = 50 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 pažljivo otopiti u 50 mL destilirane vode Uzorak serum mokraća Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 23: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

20

Postupak

U epruvetu pipetirati 25 microL uzorka i 1 mL reagensa Pomiješati inkubirati TOČNO 1 minutu pri

37 degC i očitati apsorbanciju (A0) prema destiliranoj vodi kao slijepoj probi pri valnoj duljini od 405 nm

Ponoviti očitavanje apsorbancije nakon TOČNO 1 2 i 3 minute (A1 A2 i A3)

Izračunati razlike vrijednosti apsorbancija mjerenih u vremenskim intervalima od 1 minute i srednju

vrijednost ∆A te aktivnost α-amilaze ako je F = 4047

A0

A1

A2

A3

A t

Mjerne veličine enzimske aktivnosti jesu katal (katL) i međunarodna jedinica (UL) Za izražavanje

enzimske aktivnosti u serumu rabi se jedinica UL a računa se prema izrazu

gdje su ∆A = razlika vrijednosti apsorbancija izmjerenih u intervalu vremena ∆t ε = molarni koeficijent apsorpcije (p-nitrofenolatnog iona) (L molndash1cmndash1) l = debljina kivete (cm) Vu = ukupni volumen reakcijske smjese (mL) Ve = volumen uzorka (mL) ∆t = vremenski interval u kojem se prati reakcija (min) 106 = faktor za preračunavanje mola u micromole F = konstanta za dane reakcijske uvjete (μmolL)

Faktor F izračunat je na sljedeći način

Vu = 1025 mL

Ve = 0025 mL

l = 1 cm

ε405nm = 1013 x 104 cmndash1 molndash1 L za p-nitrofenol

∆t = 1 min

Račun

aktivnost α-amilaze = _________________(UL)

aktivnost α-amilaze = _________________(microkatL)

Referentne vrijednosti

29ndash117 UL (048ndash195 microkatL)

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 24: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

21

Zadatak 3 Određivanje koncentracije glukoze u krvi

Za određivanje koncentracije glukoze u krvi primjenjuju se mnogi analitički postupci Prije su

bile u uporabi metode koje su se koristile reduktivnim svojstvima šećera Nedostatak takvih metoda

jest u tome što na rezultate utječe prisutnost ostalih šećera u krvi kao i drugih reduktivnih tvari Danas

se uglavnom primjenjuju enzimske metode kao što su metoda s glukoza-oksidazom metoda s

heksokinazom te metoda s glukoza-dehidrogenazom

Metoda s heksokinazom

Glukoza se fosforilira s pomoću ATP-a u prisutnosti heksokinaze i Mg2+ Nastali se glukoza-6-fosfat uz

glukoza-6-fosfat-dehidrogenazu oksidira u 6-fosfoglukonat u prisutnosti NADP+ Količina nastalog

NADPH izravno je razmjerna količini glukoze u uzorku i mjeri se promjenom apsorbancije pri 340 nm

Metoda s glukoza-dehidrogenazom

Enzim glukoza-dehidrogenaza katalizira oksidaciju glukoze u glukonolakton uz prisutnost NAD+ Količina

nastalog NADH razmjerna je koncentraciji glukoze Reakcija je visoko specifična za glukozu

31 Enzimska (PAP) metoda

Načelo

Glukoza-oksidaza (GOD) oksidira glukozu u glukonsku kiselinu pri čemu nastaje H2O2 Nastali

H2O2 uz peroksidazu (POD) oksidira bezbojni kromogen u obojeni spoj a intenzitet boje razmjeran je

koncentraciji glukoze u uzorku

Slika 41 Određivanje koncentracije glukoze enzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor

R1 reagens otopina 4-aminoantipirina (PAP) c = 040 mmolL glukoza-oksidaza (GOD) gt 300 katL

peroksidaza (POD) gt 17 katL R2 pufer fosfatni pufer pH 740 005 c = 100 mmolL otopina fenola c = 10 mmolL Standard otopina glukoze c = 555 mmolL Radni reagens sadržaj bočice R1 otopiti u puferu R2 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 25: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

22

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine slijepe probe standarda i probe prema sljedećoj tablici

slijepa proba standard proba

V (H2O) microL 10 V (standard) microL 10

V (serum) microL 10

V (radnog reagensa) mL 10 10 10

Promiješati i inkubirati 30 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbancije standarda i probe pri

500 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju glukoze u serumu

ASt

APr

cSt

c(glukoza) = _______________mmolL

Referentne vrijednosti

serum plazma 39ndash58 mmolL

Zaključak

32 Određivanje glukoze u krvi testnim trakama s pomoću aparata GLUKOTREND

Testno polje trake sadržava specifičan reagens na glukozu Aparatom je moguće odrediti koncentraciju

glukoze u krvi unutar koncentracijskog raspona 06ndash333 mmolL

Postupak

Na testno polje nanijeti jednu kap krvi Nakon 30 sekunda očitati rezultat Aparatom

GLUKOTREND koristiti se prema uputama proizvođača

c (glukoze u krvi) =____________mmolL

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 26: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

23

Vježba 5

LIPIDI

Svrha je vježbe upoznati se s ulogom lipida u ljudskom organizmu i mogućnostima određivanja

ispitanikova lipidnog statusa

Triacilgliceroli

Triacilgliceroli (TG) čine kvantitativno najznačajniju skupinu lipida u našoj prehrani Njihova

iskoristivost za naš organizam u velikoj mjeri ovisi o učinkovitosti probavnoga trakta gdje se odvija

njihova razgradnja i resorpcija Zbog svojega hidrofobnog karaktera netopljivi su u vodi što otežava

djelovanje lipaza i zahtijeva prisutnost emulgatora kao što su žučne kiseline

Transport TG-a krvlju također nije moguć u slobodnom obliku nego se moraju transportirati u

sastavu lipoproteina Triacilgliceroli u serumu mogu potjecati iz hrane (egzogeni) ili su proizvod sinteze

u stanicama jetre crijeva i masnoga tkiva (endogeni) Budući da je unos egzogenih lipida vrlo

promjenljiv od dijagnostičkog je značaja sastav endogenih triacilglicerola Metodama za određivanje

triacilglicerola ne možemo razlikovati endogene od egzogenih pa je stoga krv za analizu potrebno

izvaditi 12 sati nakon posljednjeg obroka što je dovoljno da se iz cirkulacije zdrave osobe uklone

egzogeni triacilgliceroli (u sastavu hilomikrona)

Povišena koncentracija triacilglicerola pojavljuje se u serumu pri nekim poremećajima

metabolizma lipoproteina dok se kao sekundarna hipertrigliceridemija pojavljuje kod dijabetesa

opstruktivne žutice nefroze i brojnih drugih poremećaja Referentne vrijednosti koncentracije TG-a u

serumu kreću se u rasponu od 070 do 190 mmolL a ovise o dobi (niže su u djece) spolu (u žena su

također niže) i o načinu života i prehrani

Zadatak 1 Saponifikacija triacilglicerola

Načelo

Saponifikacija je proces razgradnje masti na glicerol i masne kiseline djelovanjem alkalija pri

čemu masne kiseline stvaraju odgovarajuće soli Soli viših masnih kiselina nazivaju se sapunima Kalijevi

i natrijevi sapuni netopljivi su u organskim otapalima a topljivi su u vodi Zbog svojega amfifilnog

karaktera rabe se kao detergenti

Reagensi i pribor Eter Otopina NaOH c = 2 molL Uzorak ulje Epruvete kapalice

Postupak

U epruveti otopite 01 mL (2 kapi) ulja u 05ndash1 mL (10ndash20 kapi) etera i dodajte 2 mL (15ndash20

kapi) otopine NaOH Ostavite stajati 5 do 10 minuta zatim dodajte 1ndash2 mL destilirane vode i

promiješate

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 27: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

24

Opišite promjene koje ste uočili

Reakciju saponifikacije prikažite kemijskom jednadžbom

Zadatak 2 Emulgiranje i razgradnja triacilglicerola

U ljudi je hidroliza masti važan početni korak u iskorištenju masti iz hrane Glavna probava

masti zbiva se u tankome crijevu pod emulgirajućim djelovanjem soli žučnih kiselina i uz enzimsku

hidrolizu djelovanjem gušteračne lipaze

Reagensi i pribor Gušteračna lipaza razrijeđena žuč Lakmus tinktura Otopina Na2CO3 w=002 Uzorci ulje mlijeko Epruvete kapalice termostatirana kupelj

21 Emulgirajuće djelovanje žučnih kiselina

Postupak

U jednu epruvetu stavite 1 mL razrijeđene žuči a u drugu istu količinu destilirane vode U obje

epruvete dodajte po kap ulja i energično promućkajte Ostavite nekoliko minuta i opišite što ste uočili

Objasnite

22 Hidrolitičko djelovanje lipaze

Postupak

U epruvetu stavite 1 mL mlijeka nekoliko kapi otopine gušteračne lipaze 2 kapi lakmus

tinkture te nekoliko kapi Na2CO3 do slabo alkalne reakcije Promućkajte i ostavite 30 minuta u kupelji

pri 37 degC

Opišite i objasnite što se događa sa sadržajem epruvete Zašto je upotrijebljeno upravo mlijeko

i zašto je potreban alkalni pH

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 28: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

25

Zadatak 3 Određivanje koncentracije triacilglicerola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Reagens sadržava određene enzime čija je zadaća hidrolizirati triacilglicerole u serumu na

glicerol i masne kiseline te dobiveni glicerol postupno uz dodatak kromogena prevesti u obojeni

produkt koji se može mjeriti spektrofotometrijski Izmjerena apsorbancija razmjerna je koncentraciji

prisutnog glicerola odnosno triacilglicerola

Napomena DHBS je 35-diklor-2-hidroksibenzen-sulfonat

Reagensi i pribor

R1 reagens Tris pufer pH 78 01 c = 100 mmolL DHBS c = 160 mmolL

ATP c = 055 mmolL glicerol-kinaza 167 katL EDTA c = 10 mmolL glicerol-3-fosfat-oksidaza 667 katL

Mg2+

c = 17 mmolL 4-aminoantipirin c = 040 mmolL

peroksidaza 25 katL lipoprotein-lipaza 167 katL Standard glicerol c = 25 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50 V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa R1) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i

ostavite u kupelji pri 37 oC 10 minuta Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju triacilglicerola

ASt

APr

cSt

c (TG) =_____________

Referentne vrijednosti 070 do 190 mmolL

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 29: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

26

Kolesterol

Čovjek unosi kolesterol (CH) u organizam hranom životinjskog porijekla ali ga i sam sintetizira Glavno

mjesto sinteze jesu jetra i crijevo ali se određene količine sintetiziraju u gotovo svim stanicama

organizma Brzina sinteze kolesterola u stanici ovisi o djelovanju enzima 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA-

reduktaze i de novo sinteza kolesterola u ravnoteži je s unosom cirkulirajućeg kolesterola iz krvi U

cirkulaciji se najveći dio kolesterola nalazi esterificiran i vezan u lipoproteinima Osim kod primarne

hiperkolesterolemije koja je posljedica poremećaja metabolizma kolesterola povišene se

koncentracije pojavljuju kao sekundarni poremećaj u čitavom nizu patoloških stanja kao što su

opstruktivna žutica dijabetes početna faza hepatitisa lipoidna nefroza itd Kako je utvrđena

povezanost hiperkolesterolemije s koronarnom bolesti i infarktom miokarda velika je važnost

određivanja kolesterola u krvi Poželjne vrijednosti za kolesterol u serumu su 32 do 52 mmolL

Zadatak 4 Određivanje koncentracije kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

41 Određivanje koncentracije ukupnog kolesterola u serumu

Načelo

Reagens sadržava enzime koji hidroliziraju esterificirani kolesterol i zajedno sa slobodnim

plazmatskim kolesterolom prevode ga postupno u produkte koji se mogu mjeriti spektrofotometrijski

Reagensi i pribor

Reagens kolesterol-esteraza 83 katL hidroksibenzojeva kiselina c = 10 mmolL kolesterol-oksidaza 33 katL 4-aminoantipirin c = 025 mmolL

peroksidaza 50 katL pufer pH 67 01 c = 50 mmolL Standard kolesterol c =517 mmolL Uzorak serum Epruvete automatska pipeta kivete spektrofotometar

Postupak

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Prema prikazanome planu pipetiranja pripremite reakcijske smjese dobro promiješajte i 10

minuta ostavite u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitajte apsorbanciju probe prema slijepoj

probi pri 510 nm i izračunajte koncentraciju kolesterola (Vrijednosti za standard bit će očitane za cijelu

grupu)

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 30: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

27

ASt

APr

cSt

c (CH) = ________________mmolL

Referentne vrijednosti 32 do 52 mmolL

42 Određivanje HDL-kolesterola u serumu kolorenzimskom (PAP) metodom

Načelo

Dodatkom polianiona i dvovalentnih kationa serumu ili plazmi talože se hilomikroni VLDL-

lipoproteini i LDL-lipoproteini a nakon centrifugiranja u supernatantu mjeri se HDL-kolesterol (HDL-

CH) standardnom kolorenzimskom (PAP) metodom

Reagensi i pribor Reagens za taloženje fosfovolframova kiselina c = 167 mmolL

magnezijev klorid c = 30 mmolL Izmiješati pet dijelova fosfovolframove kiseline i jedan dio otopine magnezijevog klorida Radni reagens isti sastav kao kod određivanja ukupnog kolesterola u zadatku 41 Standard kolesterol c = 517 mmolL Uzorak serum Epruvete za centrifugiranje epruvete automatska pipeta centrifuga kivete spektrofotometar

Postupak

U epruvetu za centrifugiranje otpipetirati 500 microL seruma i dodati 50 microL reagensa za taloženje

Dobro promiješati ostaviti stajati 10 minuta i centrifugirati 15 minuta na 5 000 omin Bistrim

supernatantom koristite se kao uzorkom i pipetirajte prema planu

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode) microL 50

V (standarda) microL 50

V (uzorka) microL 50

V (reagensa) mL 10 10 10

Dobro promiješati i ostaviti 10 minuta u kupelji pri 37 oC Na spektrofotometru očitati apsorbanciju pri

valnoj duljini od valnoj duljini od 510 nm prema slijepoj probi i izračunati koncentraciju HDL-

kolesterola

ASt

APr

cSt

c(HDL-CH) = ____________mmolL

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 31: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

28

Napomene 1 Uzorak HDL-kolesterola je nakon taloženja postojan 7 dana na temperaturi 20ndash25 degC 3 tjedna na 2ndash8 degC a 3 mjeseca na ndash20 degC 2 Na rezultate HDL-kolesterola utječu starost uzorka hipertrigliceridemija koncentracija reagensa za taloženje centrifugiranje te prisutnost askorbinske kiseline gt 142 micromolL Hb gt 1 gL i bilirubina gt 171 micromolL 3 Nakon centrifugiranja supernatant koji sadržava HDL-kolesterol treba biti bistar Kod seruma s vrijednostima triacilglicerola gt 50 mmollL može doći do nepotpunog taloženja lipoproteina (mutan supernatant) U tom slučaju treba postupak taloženja ponoviti uz centrifugiranje od 15 minuta s uzorkom razrijeđenim fiziološkom otopinom u omjeru 1+1 a dobivenu vrijednost pomnožiti s 2

Kliničko značenje koncentracije HDL-CH

c(HDL-CH) poželjna rizična visokorizična

Muškarci mmolL gt 14 14 ndash 19 lt 09

Žene mmolL gt 17 17 ndash 12 lt 12

Godine 1972 Friedewald je predložio neizravnu metodu određivanja koncentracije LDL-

kolesterola kako bi se izbjegla izravna metoda ultracentrifugiranja seruma što je dugotrajan i

nepraktičan postupak a nije na raspolaganju svakom kliničkom laboratoriju Prema Friedewaldovoj

formuli koncentracija LDL-kolesterola (LDL-CH) može se izračunati ako su poznate serumske

koncentracije ukupnoga kolesterola (CH) HDL-kolesterola (HDL-CH) i triacilglicerola (TG)

c(LDL-CH) mmolL = ______________

Kliničko značenje koncentracije LDL-CH

c(LDL-CH) poželjna rizična visokorizična

mmolL lt 32 32 ndash 40 gt 40

Određivanje koncentracije triacilglicerola i kolesterola (ukupni HDL i LDL) primjenjuje se u dijagnostici

hiperlipidemija

Usporedite rezultate koje ste dobili analizom svojeg uzorka

Što možete zaključiti iz dobivenih rezultata

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 32: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

29

Vježba 6

ANALIZA MOKRAĆE

Svrha je vježbe upoznavanje s praktičnom primjenom kvalitativnih kemijskih metoda u dokazivanju

prisutnosti patoloških sastojaka mokraće usvajanje pojmova vezanih uz procjenu bubrežne funkcije s

pomoću metoda dokazivanja i ispitivanja različitih metabolita u serumu i urinu

Mokraća je tjelesna izlučina kojom se iz organizma uklanjaju višak vode mineralnih soli i

različitih proizvoda metabolizma posebice metabolizma dušikovih spojeva Ispitivanje mokraće važno

je ponajprije za procjenu bubrežne funkcije Na izgled i sastav mokraće utječu i brojna patološka stanja

pa je stoga analiza mokraće korisna u dijagnostici raznih bolesti Ispitivanje sastojaka mokraće često se

provodi i u svrhu utvrđivanja unosa i metaboliziranja lijekova i otrovnih tvari

Dnevni volumen mokraće iznosi između 1000 i 1500 mL gustoća od 1015 do 1025 gmL a

vrijednosti pH u rasponu su od 5 do 7 (46ndash8) Mokraća sadržava 96 vode te 15 anorganskih i 25

organskih sastojaka

Normalni sastojci mokraće

a) Anorganski sastojci

Natrijevi i kalijevi ioni najzastupljeniji su kationi u mokraći pri čemu natrijevih iona ima dvostruko više

od kalijevih Normalni sastojak mokraće jest amonijak (amonijevi ioni) a u malim su količinama

prisutni kalcijevi i magnezijevi ioni Ioni željeza bakra cinka i mangana u mokraći su prisutni u

tragovima Kloridi su u mokraći kvantitativno najzastupljeniji anioni a osim toga nalazimo fosfate

sulfate te malu količina hidrogenkarbonatnih iona

b) Organski sastojci

Normalni organski sastojci mokraće spojevi su s dušikom i spojevi koji ne sadržavaju dušik Glavnina

dušika koji se izlučuje iz organizma mokraćom (oko 95 ) sadržana je u urei mokraćnoj kiselini

kreatininu i amonijevim solima U mokraći su također u malim koncentracijama prisutni organski

spojevi bez dušika Neki enzimi vitamini i hormoni u mokraći su prisutni u tragovima

Patološki sastojci mokraće

Glavni sastojci naše hrane jesu ugljikohidrati proteini i lipidi Njihovi su razgradni produkti normalni

sastojci mokraće Prisutnost nerazgrađenih metabolita u mokraći upućuje na poremećen rad bubrega

ili na patološke promjene metabolizma Patološki sastojci mokraće jesu proteini ugljikohidrati

ketonska tijela hemoglobin žučne boje i stanični elementi kao eritrociti leukociti epitelne stanice i

cilindri

Klirens kreatinina

Jedna od metoda procjene bubrežne funkcije provodi se ispitivanjem bubrežnoga klirensa koji

ovisi o normalnoj glomerularnoj filtraciji Bubrežni klirens neke tvari označuje onaj volumen plazme

koji bubrezi u jedinici vremena očiste od te tvari (klirens engl clearance) Tvar koja se u potpunosti

slobodno filtrira kroz glomerularne kapilare a ne reapsorbira iz bubrežnih tubula niti secernira u

tubularnu tekućinu jest idealna za procjenu glomerularne filtracije Takva je tvar inulin biljni

polisaharid (polimer fruktoze) koji se za testiranje inulinskoga klirensa mora primijeniti intravenski U

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 33: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

30

praksi se češće određuje klirens kreatinina jer je metoda jednostavnija za izvođenje Klirens kreatinina

je osjetljiviji pokazatelj bubrežne insuficijencije od koncentracije kreatinina u serumu Normalne su

vrijednosti klirensa kreatinina 94 ndash156 mLmin Smanjeni klirens kreatinina nalazi se u patološkim

stanjima koja utječu na filtraciju a to su

a) smanjeno protjecanje krvi kroz bubrege

b) smanjen broj funkcionalno sposobnih glomerula (lezije bubrežnog parenhima glomerulonefritis

glomeruloskleroza)

c) smanjena glomerularna filtracija koja može biti posljedica niskoga krvnog tlaka povišenoga

osmotskog tlaka zbog hemokoncentracije ili dehidracije kod proljeva pri krvarenju ili povišenom

intrakapsularnom tlaku u Bowmannovoj kapsuli

Zadatak 1 Određivanje koncentracije kreatinina u mokraći Načelo

Kreatinin s alkalnim pikratom stvara spoj narančastocrvene boje čiji se intenzitet određuje

spektrofotometrijski

Reagensi i pribor Otopina pikrinske kiseline c = 35 mmolL Otopina NaOH c = 16 molL Destilirana voda Standardna otopina kreatinina c = 884 mmolL Uzorak mokraća Epruvete automatska pipeta pipetor spektrofotometar i kivete

Postupak

Pipetirati u epruvete prema planu navedenom u tablici

slijepa proba standard proba

V (destilirane vode)mL 20 - -

V (standardne otopine)mL - 20 -

V (uzorka) mL - - 20

V (otop pikrinske kiseline)mL 05 05 05

V (otop NaOH)mL 05 05 05

Sadržaj epruveta promiješati ostaviti 25 minuta na sobnoj temperaturi te izmjeriti apsorbanciju

probe i standarda prema slijepoj probi na spektrofotometru pri valnoj duljini od 490 nm

APr

ASt

cSt

Račun

c(kreatinina u mokraći) =_________________________mmolL

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 34: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

31

11 Određivanje klirensa kreatinina Kreatinin je produkt metabolizma skeletnog mišićja i njegova je koncentracija u serumu razmjerno konstantna vrijednost Budući da se kreatinin filtrira i ne apsorbira se njegova koncentracija u mokraći odraz je funkcije glomerularne filtracije Glomerularna se filtracija može procijeniti određivanjem klirensa kreatinina primjenom jednostavne formule

cU ndash koncentracija kreatinina u mokraći (mmolL) cS ndash koncentracija kreatinina u serumu (micromolL) V ndash volumen mokraće (mL) t ndash vrijeme skupljanja mokraće (min) Račun a) Izračunajte klirens kreatinina koristeći se gornjim izrazom i sljedećim podatcima - koncentracija kreatinina u mokraći (rezultat iz zadatka 1) = mmolL - zadana koncentracija kreatinina u serumu = micromolL - zadani volumen dnevne mokraće = mL Klirens kreatinina =____________________________mLmin b) Usporedite dobivene vrijednosti s referentnim vrijednostima u tablici Pri usporedbi podataka o kreatininu u mokraći uzmite u obzir zadanu vrijednost dnevnog volumena urina i dobivenu vrijednost koncentracije kreatinina u urinu te izračunajte ukupnu količinu kreatinina izlučenog u 24 sata

Referentne vrijednosti kreatinina

Mokraća Žene 71ndash159 mmoldan

Muškarci 88ndash177 mmoldan

Serum 62ndash125 micromolL

Klirens 94ndash156 mLmin

Zadatak 2 Određivanje patoloških sastojaka mokraće

U dobivenom uzorku mokraće opisanim metodama ispitajte prisutnost proteina glukoze ketonskih tijela i krvnih boja

Reagensi i pribor 20 -tna otopina sulfosalicilne kiseline Nylanderov reagens ndash otopina sadrži bizmutov(III) oksidnitrat (BiONO3) c = 956 mmolL

kalijev natrijev tartarat c = 142 mmolL NaOH w = 05 Trommerov reagens (Vježba 4) 1 -tna otopina natrijevog nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] 3 -tna otopina H2O2 50 -tna otopina CH3COOH 10 -tna etanolna otopina aminopirina 10 -tna otopina NaOH Koncentrirana otopina NH3 Uzorak mokraća Epruvete kapalice

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 35: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

32

21 Dokazivanje prisutnosti proteina

Načelo

Proteini se u mokraći dokazuju taložnim reakcijama koje se temelje na koloidnim svojstvima

proteina Obojene reakcije nisu prikladne zbog boje same mokraće Ako dodatak otopine sulfosalicilne

kiseline uzrokuje zamućenje mokraće ili stvaranje bijelog taloga promjena upućuje na prisutnost

proteina

Postupak

U epruvetu staviti oko 2 mL bistre mokraće i dodati nekoliko kapi otopine sulfosalicilne

kiseline kap po kap

Napomena Test je vrlo osjetljiv te već 001 gL daje slabu opalescenciju (proteina ima u tragovima) 01 gL

izaziva zamućenje 05 gL da je gusti mutež više od 1 gL stvara talog nakon kratkoga stajanja

Što ste uočili

22 Dokazivanje prisutnosti glukoze

Načelo

Reduktivni šećeri uz grijanje reduciraju u lužnatom mediju ione Bi3+ (Nylanderov reagens) do

elementarnog bizmuta Ako je šećer prisutan mokraća potamni i ubrzo nastane crni talog

elementarnog bizmuta Glukoza primjerice reagira prema sljedećoj jednadžbi oksidirajući se do

glukonske kiseline

221 Test po Nylanderu

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati 02 mL Nylanderova reagensa i zagrijati do vrenja

Napomena Proteini kojih u nekim patološkim stanjima može biti u mokraći daju s reagensom crni talog bizmutova(III) sulfida jer su izgrađeni i od aminokiselina koje sadržavaju sumpor (cistein metionin) Ako se u mokraći dokaže prisutnost proteina treba ih ukloniti prije ovog testa Reagens mogu reducirati i kreatinin homogentizinska kiselina mokraćna kiselina i neki lijekovi (salicilati tetraciklini) ali se njihova interferencija obično može zanemariti kad se test provede s uzorkom mokraće razrijeđenim destiliranom vodom u omjeru 11

Što ste uočili

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 36: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

33

222 Trommerova reakcija Postupak Vidi Vježbu 4 Što ste uočili 23 Dokazivanje prisutnosti ketonskih tijela Načelo Pri dugotrajnom gladovanju i dijabetesu u krvi se nagomilavaju velike količine acetoacetata β-

hidroksibutirata i acetona molekula koje se zajedničkim imenom nazivaju ketonskim tijelima Većina

testova za dokazivanje ketonskih tijela u mokraći temelji se na reakciji natrijeva

nitrozilpentacijanoferata(II) (natrijev nitroprusid) koji u alkalnom mediju s acetonom i acetoacetatom

stvara crveni kompleks

Dodatkom koncentrirane octene kiseline intenzivnija ljubičasto-crvena boja upućuje na prisutnost

ketonskih tijela u mokraći Ako se boja nakon zakiseljavanja izgubi ketonska tijela nisu prisutna nego

se radilo o reakciji s kreatininom (normalni sastojak mokraće)

231 Legalova reakcija

Postupak

U epruvetu s 2 mL mokraće dodati nekoliko kapi svježe pripremljene otopine natrijevog

nitroprusida Na2[Fe(NO)(CN)5] Dobro promiješati i dodati nekoliko kapi otopine NaOH

Što zapažate

U smjesu dodati nekoliko kapi 50 -tne otopine CH3COOH

Što zapažate Zaključak

232 Prilagođena Legalova reakcija

Za dokazivanje malih količina acetona primjenjuje se prilagođena Legalova reakcija prema

sljedećem postupku

Postupak

Uzorku mokraće dodati nekoliko kapi octene kiseline i otopine natrijeva nitroprusida zatim

sadržaj epruvete oprezno podliti s nekoliko kapi koncentrirane otopine NH3

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 37: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

34

U slučaju pozitivne reakcije na aceton na dodirnoj plohi dvaju slojeva stvara se ljubičasti

prsten

Što zapažate Zaključak

24 Dokazivanje prisutnosti hemoglobina Načelo Hemoglobin ima djelovanje pseudoperoksidaze te stoga u prisutnosti peroksida oksidira različite kromogene polifenole i aromatske amine Na tom se načelu temelji niz testova za dokazivanje hemoglobina u mokraći Tako se primjerice aminopirin oksidira u prisutosti hemoglobina tvoreći ljubičasto obojeni spoj Postupak U epruvetu s 2 mL mokraće dodati jednaki volumen etanolne otopine aminopirina nekoliko kapi 50-tne octene kiseline i vodikova peroksida te dobro promiješati U slučaju pozitivne reakcije otopina se oboji ljubičasto

Što zapažate Rezultate analize uzorka mokraće upišite u tablicu

Proteini

Ugljikohidrati Nylander

Trommer

Ketonska tijela Legal

Modifikacija Legala

Hemoglobin

Zadatak 3 Dokazivanje prisutnosti korionskog gonadotropina (hCG) u mokraći - Test trudnoće Načelo

Metoda kojom se dokazuje prisutnost humanog korionskog gonadotropina (hCG) je izravna

ELISA (engl enzymeshylinkedshyimmunosorbent assay) ELISA je imunokemijska metoda koja se temelji na

prepoznavanju između antigena (u slučaju testa trudnoće antigen je hCG) i specifičnog protutijela koje

prepoznaje taj antigen (Slika 61) Specifično protutijelo koje prepoznaje peptidni hormon hCG

pričvršćeno je za podlogu (bunarići mikrotitarske pločice) Ako se u uzorku nalazi specifični antigen

(hCG) dolazi do vezanja protutijela i antigena Vizualizacija reakcije antigen-protutijelo izvodi se

dodavanjem protutijela obilježenog enzimom (alkalna fosfataza) i odgovarajućih supstrata (BCIP 5-

bromo-4-kloro-3´-indolil-fosfat NBT nitrotetrazolijev klorid) Djelovanjem alkalne fosfataze na

suspstrate u otopini nastaje plavo obojenje koje potječe od obojenog netopljivog spoja NBT-

diformazana Pozitivna reakcija označuje prisutnost povećane koncentracije hCG u mokraći odnosno

upućuje na trudnoću

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 38: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

35

Slika 61 Princip imunokemijske metode ELISA A) U slučaju prisutnosti hCG-a u uzorku hCG se veže na protutijelo koje se nalazi pričvršćeno na podlozi Na hCG se tada veže drugo protutijelo obilježeno enzimom (ovdje alkalnom fosfatazom) Nakon dodatka supstrata za alkalnu fosfatazu (BCIP i NBT nisu prikazani) dolazi do nastajanja obojenja B) U slučaju da u uzorku nije prisutan hCG ne može ni doći do vezanja protutijela obilježenog enzimom i obojenje izostaje

Na temelju imunokemijske metode utvrdite u kojem je od uzoraka prisutan humani korionski gonadotropin Reagensi i pribor Uzorci mokraće Pufer za razvijanje boje 01 M Tris-HCl 100 mM NaCl 4 mM MgCl2 pH=95 Monoklonsko protutijelo na humani korionski gonadotropin (hCG) obilježeno alkalnom fosfatazom Supstrat BCIP (5-bromo-4-kloro-3rsquo-indolil-fosfat) 50 mgmL (stock-otopina) Supstrat NBT (nitrotetrazolijev klorid - nitrotetrazolium blue chloride nitroblue) 10 mgmL (stock-otopina) Mikrotitarske pločice automatske pipete plastični nastavci za pipete

Postupak

U bunariće prethodno pripremljene mikrotitarske pločice nanijeti uzorak pozitivnu i negativnu

kontrolu prema planu navedenom u tablici

V otopineμL V puferaμL V BCIPμL V NBTμL

Pozitivna kontrola 5 84 8 8

Negativna kontrola 5 84 8 8

Uzorak 5 84 8 8 Napomene kod pipetiranja koristiti čiste nastavke za pojedini uzorak Pufer pipetirati istim nastavkom ali paziti da se nastavak ne uroni u otopinu u jamici Kod pipetiranja supstrata (BCIP i NBT) koristiti čiste nastavke za pojedini supstrat

Rezultat Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 39: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

36

Vježba 7

PORFIRINI I ŽUČNE BOJE

Svrha je vježbe upoznati se s metodama za određivanje koncentracije hemoglobina i njegovih

razgradnih produkata u krvi i mokraći

Hemoglobin

Određivanje koncentracije hemoglobina jedna je od rutinskih laboratorijskih pretraga a kako

se gotovo sav hemoglobin nalazi u eritrocitima određuje se u uzorku pune krvi Koncentracija

hemoglobina u krvi povećava se nakon teškoga fizičkog rada i boravka na velikim visinama Patološko

povećanje koncentracije hemoglobina pojavljuje se pri povećanju broja eritrocita (polycythaemia rubra

vera) Smanjena koncentracija hemoglobina nastaje kod različitih anemija uzrokovanih nedostatkom

željeza pojačanim raspadanjem eritrocita poremećajima eritropoeze i dr Patološke promjene

hemoglobina nazivamo hemoglobinopatijama Hemoglobinopatije mogu biti kvalitativne i

kvantitativne Kvalitativne hemoglobinopatije nastaju kao posljedica sinteze promijenjenog

hemoglobina (HbC HbF HbS) i očituju se slikom hemolitičke bolesti Kvantitativne promjene

uzrokovane su smanjenom sintezom normalnih α- ili β-globinskih lanaca (α-talasemije ili β-talasemije)

Hem predstavlja neproteinski dio različitih hemoproteina Sintetizira se iz sukcinil-CoA i glicina

Prva preteča u biosintetskom putu je porfobilinogen (PBG) a četiri prstena PBG spajaju se u ciklički

tetrapirolni uroporfirinogen Redom dalje nastaju odgovarajući tipovi koproporfirinogena

protoporfirinogena i konačno protoporfirina Iz protoporfirina tipa III nastaje hem Rijetki metabolički

poremećaji biosinteze hema imaju za posljedicu anemiju iili porfirije Porfirije su rijetki poremećaji u

kojima se zbog nedostataka ili smanjene aktivnosti enzima koji sudjeluju u biosintezi hema nakupljaju

metabolički međuprodukti (različiti porfirinogeni koji se oksidiraju u porfirine) Jedan od primjera je

eritropoetska kongenitalna porfirija kod koje se (uz fotosenzitivnost povišene uroporfirine u

eitrocitima mokraći i stolici) na zubima uočava eritrodoncija

Žučne boje

Žučne boje su razgradni produkti metabolizma hemoglobina (Slika 71) Bilirubin nastaje iz

hemoglobina nizom reakcija u retikuloendotelnom sustavu (RES) Iz stanica RES-a bilirubin dospijeva u

cirkulaciju i veže se na albumin (nekonjugirani bilirubin) Aktivnim transportom ulazi u jetru i u

stanicama jetrenog parenhima se konjugira s glukuronskom kiselinom u bilirubin-diglukuronid

(konjugirani bilirubin) Kao takav preko Golgijevog kompleksa se koncentrira na površini membrane

žučnih kanalića i izlučuje u žuč Putem žuči dospijeva u tanko crijevo oslobađa se iz glukuronida

(djelovanjem enzima glukuronidaze) i pod djelovanjem anaerobne crijevne flore reducira se u

urobilinogen Glavnina urobilinogena se izlučuje stolicom kao sterkobilin a samo manji dio se vraća

enterohepatičkom cirkulacijom portalnim krvotokom u jetru Iz jetre dijelom ulazi u opću cirkulaciju i

dospijeva u bubrege te se izlučuje kao mokraćni urobilinogen koji oksidira u urobilin

Kliničke i znanstvena istraživanja su pokazala da se bilirubin može odlagati u krutom zubnom

tkivu što ima za posljedicu promjenu boje iili hipoplaziju zubne cakline

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 40: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

37

Slika 71 Metabolizam žučnih boja

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 41: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

38

Poremećaji povezani uz metabolizam žučnih boja

Prehepatička žutica nastaje kao posljedica povećane hemolize eritrocita ili diseritropoeze (poremećaj

u sazrijevanju eritrocita) Kod takvih poremećaja više se hemoglobina razgrađuje u retikuloendotelnom

sustavu (RES) pa se stvara i više bilirubina Stoga se povisuje koncentracija nekonjugiranog bilirubina u

serumu te je ukupni bilirubin umjereno povišen Ako je funkcija jetre normalna i konjugacija bilirubina

u jetri je zadovoljavajuća Izlučivanje bilirubina putem žuči je povećano pa se povećava količina žučnih

boja u stolici a i više urobilinogena dospijeva krvotokom u bubrege te ga se više izlučuje mokraćom

Hepatička žutica nastaje kao posljedica oštećenja jetrenih stanica Uzrok oštećenja stanica može biti

infekcija različitim virusima (hepatitis A B C citomegalovirus i dr) uzimanje nekih lijekova otrovanje

alkoholizam autoimune promjene i neuredna prehrana Funkcionalna je sposobnost jetrenih stanica

smanjena pa one ne mogu metabolizirati i izlučiti sav nastali bilirubin Stoga se dio bilirubina koji

dospije u jetru vraća u cirkulaciju preko jetrenih sinusoida pa se koncentracija ukupnog bilirubina u

krvi povećava a pojavljuje se i u mokraći Zbog smanjene funkcionalne sposobnosti jetrenih stanica

manje se bilirubina izlučuje u žuč i crijevo pa je u stolici prisutna manja količina žučnih boja Budući da

se urobilinogen enterohepatičnom cirkulacijom vraća u jetru koja zbog smanjene funkcionalnosti prima

i izlučuje manje urobilinogena putem žuči više ga prelazi u krv a time i u mokraću

Posthepatička žutica nastaje kao posljedica zastoja ili smanjenog izlučivanja žuči u crijevo

(kolestatska ili opstruktivna žutica) Bilirubin se u jetri normalno konjugira ali se zbog kolestaze vraća u

cirkulaciju te mu u krvi koncentracija raste a pojavljuje se i u mokraći Kako se bilirubin ne izlučuje u

crijevo ne nastaje urobilinogen koji je stoga i u mokraći negativan

Kongenitalna (urođena) hiperbilirubinemija nastaje kao posljedica metaboličkih poremećaja

unutar jetrenih stanica a povezani su s proteinima koji sudjeluju u prijenosu bilirubina konjugaciji i

izlučivanju bilirubina iz jetrenih stanica U Gilbertovu sindromu poremećen je prijenos bilirubina kroz

stanične membrane hepatocita do mjesta konjugacije a smanjena je i aktivnost bilirubin-UDP-

glukuronil-transferaze Crigler-Najjarova hiperbilirubinemija također je posljedica manjka enzima

konjugacije u jetri Stoga je kod obiju metaboličkih pogrešaka povišen nekonjugirani bilirubin

Poremećaj ekskrecije konjugiranog bilirubina iz mikrosoma hepatocita u žučne kapilare uzrok je Dubin-

Johnsonove hiperbilirubinemije Značajka je te bolesti povišeni konjugirani bilirubin

Zadatak 1 Određivanje masene koncentracije hemoglobina u krvi Načelo

Hemoglobin se oksidira kalijevim heksacijanoferatom(III) K3 Fe(CN)6 (kalijev fericijanid) u methemoglobin koji s kalijevim cijanidom stvara stabilan crvenkasto obojeni kompleks cijanmethemoglobina

Reagensi i pribor R1 Drabkinov reagens K3Fe(CN)6 061 mmolL KCN 103 mmolL

KH2PO4 077 mmolL Standardna otopina cijanmethemoglobina = 06 gL odgovara hemoglobinu = 150 gL Radni reagens 20 mL reagensa R1 razrijediti s 980 mL destilirane vode Uzorak puna krv Epruvete automatska pipeta spektrofotometar kivete

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine standarda i probe prema sljedećoj tablici

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 42: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

39

standard proba

V (radnog reagensa) mL - 250

V (uzorka)mL - 002

V (standarda) mL 250 -

OPREZ CIJANID JE OTROV

Dobro promiješati Nakon inkubacije od 5 minuta pri sobnoj temperaturi (20-25 C) sadržaj epruveta prenijeti u kivete za fotometriranje i izmjeriti apsorbanciju probe APr i standarda ASt prema vodi pri valnoj duljini 546 nm Izračunati masenu koncentraciju hemoglobina u uzorku

APr

ASt

St

(Hb) = __________________________gL Referentne vrijednosti žene 115 ndash 155 gL

muškarci 125 ndash 175 gL

Zadatak 2 Fotometrijska metoda određivanja ukupnog i konjugiranog bilirubina

Načelo Bilirubin reagira s 24-dikloranilinom stvarajući obojeni azo-bilirubin s maksimumom apsorpcije

pri 546 nm Intenzitet obojenja ovisi o koncentraciji bilirubina Ukupni bilirubin određuje se u prisutnosti detergenta dok u odsutnosti detergenta s 24-

dikloranilinom reagira samo konjugirani (tzv direktni) bilirubin

Reagensi i pribor

R1 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL detergent R2 24-dikloranilin 222 mmolL HCl 5333 mmolL R3 Natrijev nitrit 22220 mmolL Radni reagens 1 pomiješati R1 i R3 u odnosu volumena 100+1 Radni reagens 2 pomiješati R2 i R3 u odnosu volumena 100+1 Uzorak serum Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

21 Određivanje koncentracije ukupnog bilirubina

Postupak

U epruvetama pripremiti otopine prema sljedećoj tablici

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 43: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

40

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 1) mL 10 -

V (otopine R1)mL - 10

Promiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 10

minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASP

Račun

Koncentracija bilirubina izražena jedinicom molL dobiva se množenjem razlike vrijednosti apsorbancija probe i slijepe probe (APr ndash ASP) s konstantom koja iznosi 214 a sadržava veličine

volumena reakcijske smjese i uzorka faktor za preračunavanje molL u molL i molarni koeficijent

apsorpcije obojenog azo-bilirubina ( )

c(bilirubin ukupni) = ________________________________μmolL 22 Određivanje koncentracije konjugiranog bilirubina

proba slijepa proba

V (uzorka)mL 01 01

V (radnog reagensa 2) mL 10 -

V (otopine R2)mL - 10

Pomiješati i ostaviti stajati na sobnoj temperaturi zaštićeno od svjetla Nakon točno 5 minuta izmjeriti apsorbanciju probe APr i slijepe probe ASP prema destiliranoj vodi pri 546 nm

APr

ASp

Račun kao u zadatku 21 c(bilirubin konjugirani) = ______________________________μmolL Referentne vrijednosti

Ukupni bilirubin do 19 molL

Novorođenčad do 225 molL

Konjugirani bilirubin do 5 molL

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 44: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

41

Napomene 1 Uzorak za analizu treba zaštititi od direktnog svjetla kako bi se izbjegle lažno niske ili čak negativne

vrijednosti nastale zbog razgradnje bilirubina 2 Uzorak seruma ne smije biti hemolitičan Naime u prisutnosti hemoglobina za vrijeme preinkubacije s HCl

hemoglobin se oksidira u methemoglobin uz istodobno stvaranje H2O2 H2O2 djeluje na azobilirubin koji je nastao u glavnoj reakciji tako da ga razgrađuje te je uzrokom lažno nižih vrijednosti bilirubina u hemolitičkim uzorcima

3 Bilirubin analitički interferira kod određivanja koncentracija glukoze i kreatinina pa su vrijednosti ovih tvari kod hiperbilirubinemije lažno snižene

Zadatak 3 Kvalitativna analiza prisutnosti žučnih boja u mokraći

Bilirubin se izlučuje u mokraći samo u patološkim stanjima kada ga oštećena jetra ne može

metabolizirati ili kod kolestaze kada žuč ne može nesmetano otjecati Urobilinogen se normalno u

malim količinama izlučuje mokraćom (05ndash5 μmol na dan) Kod kolestaze može u mokraći biti potpuno

odsutan dok pri oštećenju jetrenih stanica i povećanoj hemolizi eritrocita urobilinogen u većoj količini

prelazi u mokraću

Reagensi i pribor

Alkoholna otopina joda c = 394 mmolL Ehrlichov reagens p-dimetilaminobenzaldehid c = 0134 molL HCl c = 54 molL Uzorak mokraća Epruvete i kapalice

31 Dokazivanje prisutnosti bilirubina u mokraći metodom po Rosinu Načelo

U prisutnosti joda bilirubin se oksidira u obojene produkte zeleni biliverdin i plavi bilicijan

Postupak U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće a zatim uz stijenku epruvete oprezno

dodavati 05ndash1 mL otopine joda pazeći pri tome da ne dođe do miješanja tekućina Ako je bilirubin pozitivan u mokraći na dodirnoj plohi dviju tekućina pojavit će se zeleno-plavi prsten nastalog biliverdina Što ste uočili 32 Dokazivanje prisutnosti urobilinogena u mokraći metodom po Ehrlichu Načelo

U kiseloj sredini p-dimetilaminobenzaldehid stvara s urobilinogenom crvenkasti kondenzacijski spoj

Postupak

U čistu epruvetu kapalicom dodati 2 mL mokraće i zatim dodati 2ndash4 kapi reagensa Svijetlonarančasta obojenost dokaz je prisutnosti urobilinogena Intenzivnija narančasta do crvena

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 45: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

42

obojenost upućuje na pojačano izlučivanje urobilinogena mokraćom Što ste uočili Napomena Ehrlichov test izvodi se na svježem uzorku urina jer Ehrlichov reagens ne može detektirati urobilin (ukoliko dođe do oksidacije urobilinogena u urobilin)

Koristeći se sljedećom tablicom i podatcima koje ste dobili praktičnim radom (određivanjem

koncentracija ukupnog i konjugiranog bilirubina u serumu te dokazivanjem prisutnosti bilirubina i urobilinogena u mokraći) pretpostavite o kojem je tipu žutice riječ

Hemolitička žutica

Hepatocelularna žutica

Kolestatska žutica

Ukupni bilirubin do 75 micromolL povišen jako povišen

Omjer konjugiraniukupni

bilirubin lt 033 gt 050

Bilirubin u mokraći negativan pozitivan (+ do +++) pozitivan (+++)

Urobilinogen u mokraći

povišen (+) povišen (++) negativan (-)

Hemoglobin u krvi snižen Napomene Određivanje tipa žutice uključuje i određivanje aktivnosti enzima AST ALT LDH ALP i GGT te koncentracije ukupnih proteina i albumina Klinička osjetljivost i specifičnost izračunavanja omjera konjugiranog i ukupnog bilirubina su ograničene Ovisno o stupnju oštećenja

Tip žutice___________________________________ Datum_____________________________ Vježbu pregledao__________________________

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 46: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

43

Vježba 8

NUKLEINSKE KISELINE

Svrha je vježbe upoznavanje osnovnih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu DNA

razumijevanje principa utvrđivanja genskih različitosti (polimorfizama) i individualnih genotipova

upoznavanje s primjenom metoda genotipizacije na primjeru analize polimorfizma u genu za

apolipoprotein E

Analizom DNA moguće je dobiti uvid u molekularnu strukturu gena ili dijela genoma Jedna od

primjena analiza DNA jest rano prenatalno ili postnatalno otkrivanje genskih poremećaja Analiza

molekularne osnove neke genske bolesti od posebnog je značaja kada je genski produkt nepoznat ili ga

je teško analizirati na razini proteina

Prvi korak analize je izolacija DNA iz stanica (uzorci pune krvi tkivo) Većina DNA-tehnika uključuje

primjenu neke elektroforetske metode koje omogućuju

- ispitivanje kvalitete izolirane molekule nukleinske kiseline

- ispitivanje kvalitete umnoženih ulomaka nukleinskih kiselina

- ispitivanje različitosti (polimorfizama) određenog ulomka nukleinskih kiselina kod različitih uzoraka

- detekciju rezultata kod različitih DNA-tehnika

Elektroforeza je postupak koji omogućuje razdvajanje nabijenih čestica na temelju njihove

pokretljivosti u električnom polju Elektroforeza se provodi na nosaču koji je smješten u kadici i koji je

putem elektrolita u kontaktu sa suprotnim polovima izvora istosmjerne električne struje

Uspostavljanjem električnog polja nabijene molekule se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi

Kako se pri elektroforezi kao nosači upotrebljavaju različiti gelovi (primjerice agarozni gel za

elektroforezu DNA) čija strukturna svojstva pokazuju učinak trodimenzionalnoga molekularnog sita

značajan utjecaj na brzinu gibanja imaju oblik i veličina molekula Rezultat elektroforetskog razdvajanja

smjese proteina ili nukleinskih kiselina bit će odvojene vrpce (engl band) koje sadržavaju jednu ili više

komponenata s istim omjerom naboja i veličine čestica Budući da brzina molekula ovisi i o njihovu

naboju osim konstantne jačine električnog polja nužno je naboj molekula održavati konstantnim U tu

se svrhu kao elektroliti rabe puferske otopine određene pH-vrijednostišto ima značajan utjecaj na

kvalitetu elektroforetskog razdvajanja Učinak naboja čestice na brzinu putovanja pri elektroforezi

može se ukloniti npr modifikacijom proteinskih molekula ili sredstva na kojem se obavlja

elektroforeza U takvim uvjetima čestice putuju u električnom polju ali se molekule razdvajaju na

temelju relativne molekularne mase

Restrikcijski ulomci (engl restriction fragments) ulomci su DNA dobiveni kidanjem cjelokupne

genomske DNA djelovanjem restrikcijskih endonukleaza

Restrikcijske endonukleaze su enzimi koji prepoznaju specifični slijed baza (palindrom) na dvostrukoj

uzvojnici DNA i kidaju oba lanca na tim mjestima Takvo kidanje olakšava analizu nastalih ulomaka

DNA Restrikcijske su endonukleaze pronađene kod različitih prokariota Biološka im je uloga

razgradnja strane molekule DNA (npr bakterijski restrikcijski enzimi kidaju virusnu DNA) Vlastitu

staničnu DNA enzimi ne kidaju jer su specifični palindromski sljedovi nukleotida zaštićeni metilacijom

Dijelovi DNA nastali kidanjem jednim restrikcijskim enzimom mogu se dalje kidati drugim enzimima u

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 47: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

44

još kraće ulomke DNA koji se mogu razdvojiti tehnikom elektroforeze i upotrijebiti za određivanje

redoslijeda baza

Lančana reakcija polimerazom (engl polymerase chain reaction PCR) postupak je kojim se ciljni

ulomci DNA umnažaju (npr restrikcijski ulomci ili odgovarajući eksoni ili introni) Metoda umnažanja

specifičnih ulomaka DNA temelji se na kopiranju DNA ulomka u velik broj istih ulomaka Taq

polimerazom (slika 81)

Umnažanje ciljnoga specifičnog nukleotidnog slijeda temelji se na upotrebi dvaju oligonukleotida

(ishodnica početnica ndash engl primer) koji se hibridiziraju s komplementarnim slijedom nukleotida na

suprotnim lancima DNA a od njih se dalje nastavlja sinteza ciljnoga slijeda Osim ishodnice i DNA

potrebna su i četiri različita deoksinukleotid-fosfata (dNTP) enzim DNA-polimeraza koja podnosi visoke

temperature (Taq-polimeraza) i Mg2+ ioni kao aktivatori polimeraze Uzorak DNA najprije se zagrijava

na 94 degC kako bi se razdvojili lanci (1) Potom se temperatura spusti na 50ndash65 degC kako bi se vezali

oligonukleotidi (2) Na 72 degC sin-tetiziraju se novi lanci počevši od početnica (3) svaki u suprotnome

smjeru djelovanjem DNA-polimeraze Cikličkim ponavljanjem izmjena ovih navedenih reakcija dobije

se eksponencijalno umnoženi specifični slijed DNA točno definiranoga broja parova baza

Slika 81 Shematski prikaz lančane reakcije polimerazom od jedne dvostruke uzvojnice DNA nastaje 2n kopija

(n = broj ciklusa lančane reakcije)

Analiza umnoženog ulomka DNA Elektroforezom na agaroznom gelu uz upotrebu odgovarajućeg

biljega (DNA standarda) provjeravamo kvalitetu (veličinu čistoću) umnoženog ulomka Umnoženi

ulomak DNA možemo također analizirati hibridizacijom s oligonukleotidnim probama poznatoga slijeda

nukleotida i određivanjem slijeda nukleotida odnosno sekvenciranjem

Sekvenciranje (određivanje redoslijeda nukleotida) Sangerova dideoksimetoda Primjenom DNA-

polimeraze I repliciraju se razdvojeni lanci DNA nakon denaturacije U četiri reakcijske smjese osim

polimeraze dodaju se odgovarajuće oligonukleotidne ishodnice i četiri različita dNTP a pojedinačno se

još u svaku smjesu dodaje po jedan ddNTP (dideoksi-ribonukleotid) koji je obilježen radioaktivnim

biljegom (fosforom) Kako ugradnja obilježenog ddNTP prekida na tom mjestu daljnju sintezu dobit će

se ulomci različitih duljina koji završavaju u jednoj smjesi s ddATP u drugoj sa ddGTP trećoj s ddCTP i

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 48: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

45

četvrtoj s ddTTP Zatim se primjenjuje elektroforetsko razdvajanje sva četiri uzorka a linije se

detektiraju autoradiografijski (Slika 82) Svaki od dvaju lanaca DNA sekvencira se posebno a to

postižemo odabirom odgovarajuće početnice koja je komplementarna 3 kraju pojedinog lanca

Vrlo učinkovita alternativa autoradiografskoj detekciji jest fluorescentna detekcija (Slika 83) U tom je

slučaju svaki od dideoksi-analoga obilježen fluorescentnim obilježivačem koji emitira svjetlost

određene valne duljine Nakon samog sekvenciranja smjesa koja sadržava ulomke DNA različitih

duljina čiji krajevi sadržavaju 4 različita nukleotida podvrgava se elektroforezi Odvojeni fluorescentno

obilježeni ulomci DNA detektiraju se onim redom kako se pojavljuju u elektroforezi Slijed pojavljivanja

četiriju boja izravno daje sekvencu baza

Slika 82 Autoradiografska detekcija DNA ulomaka nakon sekvenciranja A) Ulomci nastali terminacijom replikacije dodavanjem 2rsquo3rsquo-dideoksi analoga (dNTP) npr dodavanjem ddATP reakcija završava na A B) Elektroforeza ulomaka nastalih sekvenciranjem Originalni je lanac komplementaran lancu dobivenom ovom reakcijom

Slika 83 Detekcija ulomaka DNA nakon sekvenciranja

Zadatak 1 Određivanje koncentracije DNA Načelo

Koncentracija otopine DNA može se odrediti UV-spektrofotometrijskom metodom pri čemu se

apsorbancije uzorka očitaju na dvije valne duljine 260 nm i 280 nm Otopina koja sadržava 50 microg

DNAmL pokazuje apsorbanciju 1 na 260 nm Stupanj čistoće izolirane DNA određuje se omjerom

apsorbancija na 260 i 280 nm Čistoća je zadovoljavajuća ako je A260A280 u rasponu od 16 do 20

Manje vrijednosti omjera upućuju na kontaminaciju uzorka proteinima jer proteini zaostali u otopini

pokazuju maksimum apsorpcije na 280 nm

Pojedina smjesa sadrži a) DNA koja će se sekvencirati 3rsquo-CAGGACTGAATTGG-5rsquo b) 5rsquo-GTCCT početnicu

c) DNA-polimerazu I d) smjesu nukleotida ndash dATP dCTP dGTP dTTP

e) radiokativno obilježeni dideoksi-analog (npr ddATP)

Nastaju produkti 3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTAA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGACTTA-3rsquo +

3rsquo- CAGGACTGAATTGG-5rsquo 5rsquo-GTCCTGA-3rsquo

A B

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 49: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

46

Reagensi i pribor Tris-EDTA pufer (TE-pufer) Tris (10mM) 121 g Na2EDTA (1mM) 037 g Dest voda sterilna do 1 L (nadopuniti) Prilagoditi pH na 75 s pomoću HCl Sterilizirati i čuvati na sobnoj temperaturi Uzorak DNA Epruvete automatska pipeta spektrofotometar i kivete

Postupak Otopinu DNA razrijediti TE-puferom u omjeru 110 (100 microL otopine DNA + 900 microL TE pufera)

Izmjeriti apsorbanciju na spektrofotometru pri valnoj duljini od 260 nm i izračunati masenu

koncentraciju DNA u otopini

Račun

γ (DNA) =______________________μgmL

Zadatak 2 Određivanje sadržaja DNA pomoću indol-HCl reagensa Načelo Ova je metoda pogodna za određivanje sadržaja DNA u tkivnom homogenatu Budući da je

količina DNA u svakoj stanici tijela u svim uvjetima okoline konstantna mjerenje sadržaja DNA u tkivu

može koristiti za izračunavanje broja jezgara a na taj način i broja stanica

Metoda se temelji na reakciji indola s deoksiribozom u kiselom mediju uz nastanak

žutonarančastog kompleksa

Reagensi i pribor

NaOH 2 molL

IndolHCl reagens 004-tni indol HCl konc Prije upotrebe pomiješati u omjeru 11

Kloroform (destilirani)

Uzorak otopina DNA

Epruveta sa zatvaračem automatska pipeta pipetor boca centrifuga fotometar s kivetama vodena kupelj (100 degC 50 degC)

Pasteurova pipeta mješalice

Postupak 1 Uzorku dodati 300 microL 2 M NaOH i promiješati

2 Inkubirati 30 minuta na 50 degC

3 Dodati 300 microL indolHCl reagensa i promiješati

4 Kuhati 10 minuta u dobro zatvorenim epruvetama u vodenoj kupelji na 100 degC

5 Ohladiti pod vodom do sobne temperature

6 Dodati 600 microL vode i 1000 microL kloroforma

7 Dobro promiješati i kratko centrifugirati

8 Gornji sloj pažljivo odvojiti u kivetu i fotometrirati na 490 nm uz slijepu probu koja je pripremljena

na isti način ali umjesto uzorka sadržava destiliranu vodu

Masu DNA u uzorku treba očitati iz baždarnog dijagrama prema vrijednosti apsorbancije Koristeći se

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 50: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

47

tim podatkom izračunajte sadržaj DNA u tkivu izražen u mgg svježega tkiva Pri računanju se koristite

podatcima da je za određivanje DNA iskorišten alikvotni dio od 10 microL homogenata priređenog od 05 g

svje žega tkiva čiji je ukupni volumen iznosio 3 mL

Račun

Sadržaj DNA u tkivu =______________________ mgg svježega tkiva

Zadatak 3 Sekvencijska analiza ulomka DNA Načelo Načelo sekvenciranja Sangerovom dideoksi metodom objašnjeno je u uvodnom dijelu vježbe Postupak Sekvencirali ste uzorak DNA izolirane iz pune krvi dviju različitih osoba Dijelovi sekvence (5rarr3) odnosno ispis nakon fluorescentne detekcije je sljedeći

a) Pretpostavite da je prikazana sekvenca kodirajućeg lanca Napišite odgovarajuću sekvencu mRNA za oba uzorka

1) __________________________________

2) __________________________________

b) Pretpostavite da je prva baza početak okvira čitanja Napišite odgovarajući slijed amino-

kiselina koristeći tablicu genetičkog koda

1) __________________________________

2) __________________________________

c) Prikažite sve aminokiseline koje su različite između ova dva uzorka Objasnite moguće posljedice ove zamjene aminokiselina na enzimsku aktivnost ukoliko sekvencirani gen

kodira neki enzim

Prva baza

kodona

Treća baza kodona

Druga baza kodona

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 51: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

48

Zadatak 4 Analiza polimorfizama u genu za apolipoprotein E Načelo Ljudski gen APOE nalazi se na 19 kromosomu (19q132) i kodira protein apolipoprotein E

(APOE) koji je dio lipoproteinskih čestica prvenstveno VLDL-a (lipoproteinske čestice vrlo male

gustoće engl very low density lipoprotein) Postoje tri alela gena APOE ε2 ε3 i ε4 stoga je šest

mogućih genotipova APOE (22 23 24 33 34 44) Najčešći alel APOE u općoj populaciji je ε3

Intenzivno se istražuje utjecaj polimorfizama APOE na razvoj i tijek različitih patoloških stanja npr

pokazano je APOE ε2 povećava rizik od rijetkog tipa hiperlipoproteinemije III dok je prisutnost alela

APOE ε4 povezana s povećanim rizikom od ateroskleroze kardiovaskularnih oboljenja i Alzheimerove

bolesti Genotipizacija (u svrhu utvrđivanja prisutnih polimorfizama gena APOE) se povremeno radi u

kliničkim laboratorijima Rezultate te genotipizacije treba interpretirati kritički u svjetlu drugih kliničkih

i laboratorijskih nalaza

Postupak

Genotipizacija APOE se provodi jednostavnom metodom PCR-RFLP (analiza duljine

restrikcijskih ulomaka nakon umnažanja PCR-om RFLP prema engl restriction fragment length

polymorphism) Ulomak DNA veličine 227 parova baza (pb) koji odgovara fragmentu gena APOE

umnoži se PCR-om te se umnoženi PCR produkt dalje tretira restrikcijskim enzimom Hha I Restrikcijski

fragmenti razdvoje se agaroznom gel elektroforezom nakon čega se genotipovi za apolipoprotein E

interpretiraju na osnovu prisutnosti specifičnih duljina restrikcijskih fragmenata

- 91 i 81 pb za alel ε2

- 91 48 i 33 pb za alel ε3

- 72 48 33 i 19 pb za alel ε4

Na prikazanoj fotografiji agarozne gel elektroforeze očitajte genotipove za APOE za uzorke 1-5

Očitani genotipovi

1___________

2___________

3___________

4___________

5___________

St1 i St2 ndash DNA standardi poznatih veličina

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 52: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

49

Zadatak 5 Određivanje mokraćne kiseline u serumu kolorimetrijskom (PAP) metodom

Mokraćna kiselina (acidum uricum urat) konačni je proizvod egzogenih hranom unesenih i

endogenih u ljudskom organizmu sintetiziranih purina Purini se najviše unose mesom Mokraćna se

kiselina izlučuje najvećim dijelom mokraćom a samo četvrtina stolicom

Na koncentraciju mokraćne kiseline u serumu i mokraći utječu genetski čimbenici kao i životni uvjeti

Uzrok povećane koncentracije mokraćne kiseline u serumu može biti pojačana sinteza purina povećan

unos purina hranom pojačani metabolizam purina ili smanjeno izlučivanje bubrezima Primarna

hiperuricemija pojavljuje se vjerojatno zbog defekta kontrolnog mehanizma povratne sprege za

stvaranje ključnog međuprodukta u biosintezi purina fosforibozilamina Sekundarna hiperuricemija

posljedica je ubrzanog metabolizma purina a nalazi se u zloćudnim bolestima osobito u leukemiji kod

infekcija psorijaze i pri liječenju citostaticima ndash derivatima purina

Izlučivanje mokraćne kiseline smanjuje se u akutnim i kroničnim bubrežnim bolestima Giht

(ulozi) bolest je kod koje se soli mokraćne kiseline u obliku kristalića odlažu u zglobovima

Povećana koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se i kod nekih prirođenih

grešaka meta-bolizma npr Lesch-Nyhanova sindroma

Snižena koncentracija mokraćne kiseline u serumu pojavljuje se rjeđe Može biti posljedica

liječenja gihta alopurinolom koji inhibira aktivnost ksantin-oksidaze Katkad se pojavljuje u raznim

neoplazmama i defektima bubrežnih tubula zbog slabe reapsorpcije urata u tubulima

Načelo

Reagensi i pribor R1 Pufer boratni pufer pH 70 180 mmolL DHBS 5 mmolL

R2 Reagens urikaza 063 microkatL

peroksidaza 167 microkatL

askorbat-oksidaza 167 microkatL 4-aminoantipirin 025 micromolL R3 Standard urat c = 2975 micromolL Radni reagens sadržaj bočice 2 otopiti u 100 mL pufera (reagens 1) Uzorak serum Plastične epruvete (15 mL) automatske pipete spektrofotometar

Postupak

standard proba slijepa proba

V (uzorka) μL - 50 -

V (standarda) μL 50 - -

V (dest vode) μL - - 50

V (radnog reagensa) μL 10 10 10

Sadržaj epruveta dobro promiješati i inkubirati 10 minuta na sobnoj temperaturi Očitati apsorbanciju

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 53: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

50

probe (APr) i standarda (ASt) prema slijepoj probi pri 520 nm Stabilnost boje je 30 minuta (plazma

serum)

APr

ASt

cSt

c (mokraćne kiseline) = __________________________gL

Referentne vrijednosti mokraćne kiseline

Serum Žene 90 - 350 μmolL

Muškarci 150 - 420 μmolL

Mokraća do 443 mmol24 sata

Što možete zaključiti na temelju dobivenog rezultata Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 54: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

51

Vježba 9

ACIDO-BAZNI I MINERALNI STATUS ORGANIZMA

Svrha je vježbe upoznavanje metoda kvantitativnog i kvalitativnog određivanja iona odnosno soli koje

su uključene u održavanje acido-baznog (kiselo-baznog) statusa ljudskog organizma

Natrij

U čovjekovu tijelu oko dvije trećine ukupnog sadržaja natrijeva iona (Na+) nalazi se u tjelesnim

tekućinama dok je ostatak vezan u kostima Natrijev ion kvantitativno je najzastupljeniji kation u svim

izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prate ga ponajprije kloridni ioni Prosječna koncentracija

natrijevih iona u krvnoj plazmi iznosi 143 mmolL Ključan je u održavanju i regulaciji osmotskoga tlaka

krvne plazme i ostalih izvanstaničnih tekućina te uravnotežene raspodjele vode u organizmu S

hidrogenkarbonatnim i hidrogenfosfatnim ionima čini anorganske pufere krvne plazme i drugih

izvanstaničnih tekućina Na+ ima bitnu ulogu u procesu depolarizacije membrana živčanih i mišićnih

stanica odnosno sudjeluje u stvaranju podražaja Unosi se hranom a dnevne potrebe 5 do 15 g NaCl

znatno ovise o fizičkoj aktivnosti tj o gubitku znojenjem Resorbira se u tankome crijevu a u epitelne

stanice crijeva prenosi kotransportom s glukozom zbog potrebe kretanja iz područja niže u područje

više koncentracije Iz tijela se izlučuje putem mokraće i znoja Hormon aldosteron pojačava reapsorpciju

Na+ u distalnim bubrežnim kanalićima i time smanjuje njegov gubitak

Kalij

Kalijev ion (K+) kvantitativno je najzastupljeniji kation stanične tekućine dok ga je u izvanstaničnim

tekućinama malo U krvnoj plazmi njegova koncentracija iznosi svega 5 mmolL U čovjekovu

organizmu ima više važnih uloga Značajno utječe na mišićnu aktivnost posebice srčanog mišića S

hidrogenfosfatnim i dihidrogenfosfatnim ionima čini glavni anorganski pufer stanične tekućine

Također određuje i regulira osmotski tlak stanične citoplazme Sudjeluje u održavanju potencijala

stanične membrane u mirovanju kao i u njezinoj polarizaciji pri prijenosu signala Visoka

unutarstanična koncentracija K+ povoljno djeluje na sintezu proteina u ribosomima Aktivator je niza

enzima primjerice glikolitičkog enzima piruvat-kinaze Unosi se hranom a dnevne potrebe iznose oko

4 g Resorbira se kao i Na+ u tankome crijevu a izlučuje se preko bubrega te dijelom putem

probavnoga trakta Zdravi su bubrezi vrlo učinkoviti u uklanjanju ovog kationa pa je mogućnost

hiperkalijemije u zdrava čovjeka minimalna Pri uklanjanju putem probavnoga trakta K+ se dijelom

ponovno resorbira Poremećaji u radu probavnoga trakta s posljedicom ubrzanog prolaska crijevnog

sadržaja mogu izazvati značajno sniženje koncentracije K+ u krvi To se očituje općom klonulošću i

oslabljenim radom srčanog mišića I metabolizam K+ je kao i Na+ reguliran aldosteronom koji na razini

distalnih bubrežnih tubula omogućuje uklanjanje K+ iz krvne plazme Aldosteron dakle regulira

pravilan odnos koncentracija Na+K+

Kloridi

Kloridni ion je kvantitativno najzastupljeniji anion izvanstaničnih tekućina i uglavnom prati Na+

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 55: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

52

Prosječna koncentracija iona Clndash u krvnoj plazmi iznosi 103 mmolL Pridonosi održavanju i regulaciji

osmotskoga tlaka U krvi regulira acido-baznu ravnotežu jer iz plazme ulazi u eritrocite kao zamjena za

HCO3ndash-anion koji iz eritrocita difundira u plazmu Sudjeluje u sintezi HCl želučanog soka i regulira promet

vode u organizmu

Kloridni se ioni u organizam unose u obliku kuhinjske soli Resorbiraju se u tankome crijevu a

izlučuju se putem bubrega i kože Metabolizam u organizmu reguliraju mineralokortikoidi koji

regulirajući metabolizam Na+ reguliraju i metabolizam Clndash

Fluoridi

Koncentracija fluoridnih iona u krvnoj plazmi iznosi 03-22 μmolL a u slini oko 35 μmolL

Fluoridni ioni sudjeluju u izgradnju kalcificiranih tkiva (zubi kosti) ugrađivanjem u molekule apatita

Hidroksidni ioni u hidroksiapatitu (Ca10(PO4)6(OH)2) zamjenjuju se fluoridnim ionima čime nastaje

fluoroapatit (Ca10(PO4)6(F)2) spoj znatno manje topljivosti i veće čvrstoće od hidroksiapatita (slika 91)

Taj proces također ima važnu ulogu u zaštiti zubne cakline i sprečavanju nastanka karijesa Fluoridni

ioni također štite zubnu caklinu sprečavanjem aktivnosti bakterijske enolaze koja sudjeluje u nastanku

mliječne kiseline Mliječna kiselina nastaje kao produkt bakterijskog metabolizma i smanjenjem pH

vrijednosti sline olakšava izlazak iona kalcija i fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline

Fluoridi se u organizam uglavnom unose prehranom konzumiranjem fluorirane vode te putem

zubne paste obogaćene fluorom Zdrava zubna caklina sadrži prosječno 07-21 μgg fluoridnih iona

Povećani unos fluoridnih iona za vrijeme razvoja može uzrokovati skeletnu iili dentalnu fluorozu

Dentalnu fluorozu karakterizira porozna caklina i pojava bijelih do žuto-smeđih pjega na zubnoj caklini

Slika 91 Stvaranje i otapanje hidroksiapatita i fluoroapatita a) Fluoroapatit nastaje od hidroksiapatita izomorfnom zamjenom hidroksidnih iona fluoridnim ionima b) Fluoroapatit ima manju topljivost od hidroksiapatita U kiselom mediju hidroksiapatit prelazi u kalcijev-mono-di-hidrogenfosfat dok alkalni medij potiče reverzibilnu reakciju nastanka hidroksiapatita Strelice između (a) i (b) prikazuju ubrzano stvaranje fluoroapatita i usporenu pretvorbu u amorfni kacijev-hidrogenfosfat u prisutnosti fluoridnih iona

Napomena Koncentracija iona Na+ K+ Clndash i F- u serumu (iili u slini) može se odrediti potenciometrijski s pomoću mjernog uređaja tzv analizatora iona Ion-selektivne elektrode uređaja konstruirane su kao protočne elektrode Kada uzorak dođe u dodir sa selektivnom membranom elektrode zbog selektivnog propuštanja samo odgovarajuće (ispitivane) vrste iona mijenja se potencijal mjerne elektrode a time i razlika između potencijala mjerne i referentne elektrode Uređaj registrira elektromotornu silu (EMS) članka koja je ovisna o koncentraciji iona u uzorku

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 56: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

53

Hidrogenkarbonati

Hidrogenkarbonatni ioni (HCO3ndash bikarbonati) u čovjekovu organizmu se neprekidno stvaraju iz CO2

koji je krajnji katabolički produkt većine organskih spojeva Nastali CO2 s vodom daje ugljičnu kiselinu

Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza Disocijacijom ugljične kiseline nastaje HCO3ndash Eritrociti

sadržavaju karboanhidrazu i mogu sintetizirati HCO3ndash

Ioni HCO3ndash se uklanjaju putem bubrega Njihov je metabolizam reguliran mineralokortikoidima koji

na razini bubrežnih distalnih tubula uvjetuju uklanjanje HCO3ndash uz uštedu iona Clndash

Zadatak 1 Određivanje hidrogenkarbonata i klorida po Scribneru

11 Volumetrijsko određivanje hidrogenkarbonata u serumu

Načelo

Dodatkom HNO3 u suvišku ioni HCO3ndash kvantitativno se prevedu u jednaku količinu CO2(g) koji se

kao plin istisne iz uzorka Neproreagirali suvišak HNO3 odredi se titracijom sa standardnom otopinom

NaOH uz indikator difenilkarbazon

Reagensi i pribor Standardna otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina NaOH (c = 01 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

U širokoj epruveti pomiješati 100 mL seruma i 100 mL standardne otopine HNO3 te kružno mućkati

najmanje 05 minuta da se iz smjese istisne nastali CO2(g) Potom dodati 3ndash5 kapi indikatora i višak

HNO3 retitrirati standardnom otopinom NaOH dok se od prve suvišne kapi ne pojavi crvena boja

indikatora (Crvena boja indikatora mora biti vidljiva barem jednu minutu)

Račun

Kemijske jednadžbe reakcija

V(utrošene std otopine NaOH) =

Prema slijedu reakcija i stehiometrijskim odnosima reaktanata vrijedi

Uvrštavanjem veličina poznatih vrijednosti izvodi se izraz

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 57: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

54

Rezultat

c(HCO3ndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 24ndash28 mmolL

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

12 Volumetrijsko određivanje klorida u serumu

Načelo

Koncentracija kloridnih iona u uzorku seruma odredi se titracijom standardnom otopinom

živinog(II) nitrata Kloridni ioni se kvantitativno vežu u živin(II) klorid Ioni žive(II) iz prve suvišne dodane

kapi reagiraju s indikatorom difenilkarbazonom stvarajući ljubičasti kompleks Reakcija se izvodi u

kiselom mediju (pH 30ndash45) zakiseljavanjem s otopinom HNO3 kako bi se spriječila hidroliza iona Hg2+

kao i vezanje toga iona s SH-skupinama proteina i s drugim potencijalno prisutnim ionima halogenida

Reagensi i pribor Otopina HNO3 (c = 01 molL) Standardna otopina Hg(NO3)2 (c = 005 molL) Otopina indikatora 04-tna otopina difenilkarbazona u etanolu Uzorak ljudski serum odnosno reakcijska smjesa preostala nakon određivanja hidrogenkarbonata Hagedornova epruveta bireta mikrobireta

Postupak

Smjesi sa serumom preostaloj nakon određivanja hidrogenkarbonata dodati 2 mL otopine HNO3

te titrirati standardnom otopinom Hg(NO3)2 dok se od prve suvišne kapi boja titrirane otopine ne

promijeni u ljubičastu zbog nastanka kompleksa indikatora s ionima žive

Račun

Kemijska jednadžba reakcije

V(utrošene std otop Hg(NO3)2 =

n(Clndash) =

c(Clndash) =

Rezultat

c(Clndash) = molL = mmolL

Referentne vrijednosti 95ndash106 mmolL Clndash

Usporedite rezultat s referentnim vrijednostima

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 58: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

55

Kalcij

Ljudsko tijelo sadržava prosječno 1 180 g kalcija uvijek oksidacijskoga stanja +2 Od toga je čak oko

99 vezano u teško topljivim solima (mineralima) koje grade kosti i zube Preostalih 1 kalcija većim

je dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama te manjim dijelom u stanicama a prisutno je u

vezanom obliku i kao slobodni ioni Ca2+(aq)

U krvi se kalcij vezan i slobodan nalazi pretežno u krvnoj plazmi Eritrociti ga sadržavaju vrlo malo

Zato se kalcij određuje u krvnom serumu gdje je njegova koncentracija u zdrava čovjeka 225ndash275

mmolL Fetalni serum sadržava 275ndash30 mmolL kalcija

Kalcij se u krvnom serumu nalazi u dva oblika kao difuzibilni i nedifuzibilni kalcij (tab 19-1)

Nedifuzibilnim se smatra kalcij vezan na serumske proteine Difuzibilni kalcij čini 50ndash60 ukupnog

kalcija u serumu a može biti ioniziran (Ca2+(aq)) iili vezan u kompleksima s citratom

hidrogenkarbonatom sulfatom te hidrogenfosfatom Topljivost kalcijeva fosfata veća je u krvi nego u

čistoj vodi a ovisi o pH parcijalnom tlaku CO2 ionskoj jakosti koncentraciji proteina te iona magnezija

i anorganskog fosfata Pri konstantnom pH krvi (74) topljivost je obrnuto razmjerna koncentraciji

HCO3ndash i HPO4

2ndash a razmjerna koncentraciji iona magnezija i albumina Većina je difuzibilnog kalcija

ionizirana i samo je ionizirani kalcij fiziološki aktivna forma Njegova se koncentracija u serumu mijenja

obrnuto proporcionalno s pH pri čemu se koncentracija ukupnog kalcija ne mijenja Drugim riječima

smanjenjem koncentracije iona H+ smanjuje se i koncentracija ioniziranog kalcija i obratno

Koncentracija Ca2+(aq) smanjuje se i s povećanjem koncentracije HCO3ndash ili HPO4

2ndash

Tablica 91 Referentne vrijednosti kalcija u serumu

ukupni kalcij u serumu 225 ndash 275 mmolL

nedifuzibilni 112 ndash 125 mmolL

difuzibilni 112 ndash 150 mmolL ionizirani 105 ndash 140 mmolL

kompleksno vezani 005 ndash 0125 mmolL

Magnezij

Ljudsko tijelo sadržava oko 25 g magnezija uvijek u oksidacijskome stanju +2 vezanog i slobodnog

kao Mg2+(aq) Više od 50 vezano je u kostima u obliku teško topljivih soli Ostatak se većim dijelom

nalazi u stanicama te manjim dijelom u izvanstaničnim tjelesnim tekućinama a prevladava ionizirani

oblik

Većinu magnezija u krvi sadržavaju eritrociti oko 225 do 3 mmolL To je oko tri puta više nego u

serumu gdje mu koncentracija iznosi 060ndash110 mmolL U serumu je oko 70ndash85 magnezija

difuzibilno a ostatak je vezan za proteine ponajprije albumin Najveći je dio difuzibilnog serumskog

magnezija ioniziran a ostatak je vezan s fosfatima citratima i drugim kompleksima

Zadatak 2 Kvalitativna analiza nekih iona

21 Reakcije taloženja

Načelo

Prisutnost ispitivanog iona u otopini dokazuje se reakcijom taloženja s odgovarajućim suprotno

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 59: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

56

nabijenim ionom u sastavu reagensa Produkt reakcije je karakterističan talog teško topljive soli

ispitivanog iona prepoznatljiv po boji i konzistenciji

Reagensi i pribor

Otopina natrijevog heksanitrokobaltata(III) Na3 Co(NO2)6 (c = 01 molL) Otopina (NH4)2CO3 (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 01 molL)

Otopina Na2C2O4 (c = 025 molL) Otopina CaCl2 (c = 01 molL) Otopina NaOH (c = 20 molL) Otopina BaCl2 (c = 025 molL) Otopina NH4OH (c = 20 molL) Otopina MgCl2 (c = 04 molL) Otopina NH4Cl (c = 20 molL) Otopina NaCl (c = 01 molL) Otopina Na2HPO4 (c = 033 molL) Otopina K3PO4 (c = 01 molL) Otopina AgNO3 (c = 01 molL) Otopina CH3COOH (c = 10 molL) Otopina HCl (c = 10 molL) Otopina HNO3 (c = 10 molL) Uzorci otopine soli ispitivanih iona Semimikro-epruvete kapalice

Postupak

Otopini soli ili uzorku ispitivanog iona (3ndash4 kapi) dodati otopinu reagensa u omjeru 11 (prema niže

danoj tablici) te promućkati

Upozorenje reakcije označene u tablici brojkama 1 i 2 provesti prema postupku opisanom ispod

tablice

Kemijske jednadžbe reakcija dokazivanja iona uz opis vidljive promjene

Primjer

Mg2+ + NH4+ + HPO4

2ndash rarr MgNH4PO4 (s) + H+ bijeli talog

(MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 rarr MgNH4PO4 (s) + 2 NaCl + H2O bijeli talog)

Ispitivani ion Reagens Prepoznavanje pozitivne reakcije

K+ Na3 Co(NO2)6 Žuti kristalinični talog _______________

Ca2+ (NH4)2CO3 Bijeli kristalinični talog ___________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Na2C2O4 Bijeli kristalinični talog ____________ topljiv u mineralnim kiselinama a netopljiv u razr CH3COOH

NaOH Bijeli talog __________

NH4OH Bijeli talog __________

Mg2+ NaOH Bijeli prozirni talog ____________ netopljiv u suvišku reagensa

NH4OH Bijeli prozirni talog ____________ Otapa se dodatkom neke amonijeve soli npr NH4Cl

NH4OH NH4Cl Na2HPO4 1

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

Cl- AgNO3 Bijeli sirasti talog __________ netopljiv u razr HNO3

PO43- Žuti talog _____________ topljiv u razr HNO3

BaCl2 Bijeli talog _________ topljiv u razr HNO3 ili razr HCl

Magnezijeva mikstura 2 MgCl2 NH4OH NH4Cl

Bijeli kristalinični talog _________________________ (magnezijevog amonijevog fosfata)

1 Uzorku dokapavati otopinu NH4OH do pojave bijelog taloga Mg(OH)2 Dokapavati otopinu NH4Cl uz mućkanje do otapanja taloga Smjesi dodati otopinu Na2HPO4 2 Priprema reagensa otopini MgCl2 dokapavati otopinu NH4OH dok ne nastane bijelo zamućenje Mg(OH)2 (s) Zatim dokapavati otopinu NH4Cl dok se smjesa upravo ne razbistri U reagens kapnuti 1-2 kapi uzorka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 60: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

57

Napišite kemijske jednadžbe svih izvedenih reakcija dokazivanja pojedinih iona Upotrijebite ionske

jednadžbe (ispitivani ion + ion iz reagensa) i opišite reakcijom izazvanu uočljivu promjenu

22 bdquoBojenje plamenaldquo

Načelo

Hlapljive soli nekih iona boje plamen karakterističnim obojenjem (v tablicu) Svojstvo nekih iona da

se u plamenu pobuđeni toplinskom energijom atomiziraju i emitiraju svjetlost točnije linijski spektar

osnova je kvantitativnog određivanja tih elemenata metodom plamene fotometrije

ion boja plamena

Na+ žuta

K+ ljubičasta

Ca2+ ciglasto crvena

Postupak

Traku filtrirnog papira uroniti u otopinu soli ispitivanog iona te OPREZNO unijeti u gornji bezbojni

dio plamena

23 Kvalitativna analiza UZORKA otopine soli

U uzorku dobivene otopine soli dokažite kation i anion primjenom reakcija taloženja Napišite

empirijsku formulu dokazane soli Pozitivne reakcije iona kojima ste dokazali prisutnost otopine soli u

svom uzorku prikažite ionskim jednadžbama te opišite vidljive promjene

Empirijska formula dokazane soli _______________________ Ionske jednadžbe pozitivnih reakcija iona

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________

Page 61: za studente stomatologije - sfzg.unizg.hr · Kvantitativne metode određivanja proteina Postoji više postupaka i metoda za određivanje koncentracije proteina. Izbor metode i postupka

58

Zadatak 3 Određivanje pH vrijednosti sline Slina je bezbojna viskozna tekućina koja nastaje djelovanjem žlijezda slinovnica U ustima djeluje

kao pufer održavajući pH vrijednost konstantnom (pH 65-75) Mliječna kiselina nastaje kao produkt

metabolizma brojnih bakterija u ustima i povećava kiselost sline Time se olakšava izlazak iona kalcija i

fosfora iz cakline što uzrokuje omekšavanje cakline i može dovesti do oštećenja i nastanka karijesa

Reagensi i pribor Lakmus tinktura iili pH indikatorske trakice H2O dest Uzorak slina Epruvete stakleni štapići kapalice

Postupak

U 1-2 mL sline dodati jednaku količinu destilirane vode i promiješati Kapnuti 2 kapi lakmus

tinkture iili testirajte pH otopine sline korištenjem indikatorskih pH trakica

Što ste uočili

Prilog

Neki dijagnostički parametri acido-bazne ravnoteže u organizmu

Referentne vrijednosti parametara dane su u zagradama

1 pH krvi Negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u krvi (736ndash744)

2 Parcijalni tlak CO2 u krvi pCO2 (480ndash587 kPa 36ndash44 mmHg) U ravnoteži je s koncentracijom H2CO3

3 Parcijalni tlak O2 u krvi pO2 (arterijska krv 1067ndash1383 kPa ili 80ndash104 mmHg venska krv 267ndash653 kPa

ili 20ndash49 mmHg)

4 Zasićenost (raquosaturacijalaquo) krvi (hemoglobina) kisikom s O2 (95ndash98 ) Udio od maksimalno moguće

količine kisika vezane za hemoglobin u krvi

5 Suvišak baza BE (engl base excess) (-25 do +25 mmolL) Označuje višak ili manjak baza u krvi

odnosno manjak ili višak nehlapljivih kiselina Obično se izražava kao količina (mmol) kiseline ili lužine

koja bi se utrošila za titraciju 100 L potpuno oksigenirane krvi do postizanja normalnog pH (pH 74) pri

fiziološkom pCO2 (533 kPa ili 40 mmHg) i fiziološkoj temperaturi (38 degC)

6 Standardni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash potpuno oksigenirane krvi pri pCO2 533 kPa i

temperaturi 38 degC

7 Aktualni HCO3ndash (22ndash26 mmolL) Koncentracija HCO3

ndash u plazmi anaerobno uzete krvi

8 Ukupni CO2 (23ndash27 mmolL) Ukupni sadržaj CO2 u 100 L plazme anaerobno uzete krvi Uključuje

otopljeni CO2 CO2 vezan na hemoglobin H2CO3 i HCO3ndash

9 Puferske baze BB (engl buffer bases) (455ndash505 mmolL) Pojam se odnosi na koncentraciju puferskih

aniona uglavnom HCO3ndash i proteinskih aniona u oksigeniranoj krvi pri pCO2 533 kPa i temperaturi 38 degC

Datum___________________________ Vježbu pregledao____________________________