Upload
doandan
View
223
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________
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____________________________