مواضيع المحاضرة:
background image

 

1

 

 

 

 


background image

Practical 

Biochemistry

 

2

 


background image

List of contents

 

Lab 1 - Sampling

 

Lab 2 - Calorimetric Analysis

 

Lab 3 - Estimation of Blood Glucose

 

Lab 4 - Measurement of enzyme activity

 

             (Alkaline phosphatase)

 

Lab 5 - Estimation of Serum Calcium

 

Lab 6 - Estimation of Serum Phosphorous

 

Lab 7 - Uric acid

 

Lab 8 - Total cholesterol

 

Lab 9 - Measurement of enzyme activity (GPT)

 

Lab 10 - Estimation of glucose

 

Lab 11 - lipids

 

Lab 12 - lipoproteins

 

Lab 13 - Alkaline phosphatase & transaminase

 

Lab 14 - Liver Function Test

 

Lab 15 - Total protein

 

Lab 16 - General Urine Test

 

Lab 17 - Serum Creatinine

 
 

3

 


background image

 

4

 


background image

 

5

 


background image

 

6

 


background image

 

7

 


background image

 

8

 


background image

 

9

 


background image

 

10

 


background image

 

11 

Lab 3 - Estimation of Blood Glucose 
 

Principle 

This method uses two coupled enzyme reactions. In this case, 
the initial reaction is the specific one, and the indicator 
reaction is nonspecific. The first reaction employs glucose 
oxidase (GOD) to oxidized glucose to gluconate and hydrogen 
peroxide. The hydrogen peroxide from the (GOD) reaction is 
consumed by a peroxidase - dye indicator reaction in which 
the oxidized dye is colored, allowing the reaction to be 
monitored photometrically. The dyes employed as a final 
oxygen acceptors can vary, the most widely used compound is 
4-amino-antipyrine (PAP), this explained by the following 
equation. 

 

Procedure 

 

Working reagent: prepared by dissolve reagents contained 
glucose oxidase, peroxidase, 4-amino-antipyrine with reagents 
contained buffer solution. 
Samples: serum (not hemolyzed), plasma, spinal fluid. 
Calculations: 

    

               

( )      

( )        

    Conc. of standard 

Conc. of standard= 100 mg/dl 
(A) Standard = 0.212 

 
Lab 4 - Measurement of enzyme activity
 
(Alkaline phosphatase) 

 

Principle: 

  Colorimetric determination of the ALP activity which reaction 

scheme is as follows: 

  Phenyl phosphate alkalinephophatase phenol + phosphate 

  Free phenol librated by hydrolysis of the substrate reacts then 

with 4- amino antipyrine in the presence of alkaline 

  potassium ferriccyanide to form a red-coloured complex 

which absorbance measured at 510 nm is directly proportional 
to the ALP activity in the specimen. 

  Sodium arsenate incorporated in the reagent abolishes further 

enzyme activity and prevents the dilution of the colour 
inherent in earlier methods. 

Specimen collection and handling 

  Un hemolysed serum oe heparinized plasma, immediately 

refrigerated: 

  ALP activity is stable in the specimen for: 

  2-3 days at 2-8º c 

  1 month at -25º c 

 

Normal values: 

adults = 3 – 13 kind & king units / 100ml 
    IU / L   = 21 – 92  
King Armstrong unit is 1 mg of product(phenol) liberated by 
100ml of serum in 15 min under the conditions of the test.  
 

Procedure: 

 

 

 

Lab 5 - Estimation of Serum Calcium 

 

Principle 

Tn the samplhe methods is based on the specific binding of 
cresolftalein complexone (OCC), a metallochromic indicator, 
and calcium at alkaine pH with the resulting shift in the 
absorbtion wavelength of the complex. The intensity of the 
cromophore formed is proportional to the concentration of 
total calcium in the sample. 

 

 

Test 

Standard 

Blank 

Serum 

10 µl 

------ 

------ 

Standard 

------ 

10 µl 

------ 

D.W 

------ 

------ 

10 µl 

Working 
Reagent 

1 ml 

1 ml 

1 ml 

Mix, incubate 2 min at room temp, read at wave length 570nm 


background image

 

12 

Normal values: 8.4 -10.4 mg/dl 
Calculations: 

              

( )       

( )         

                       

Conc. of standard= 10 mg/dl 
(A) Standard = 0.630 

 
Lab 6 - Estimation of Serum Phosphorous 
 

Principle 

Inorganic phosphorus reacts with molybdic acid forming a 
phosphomolybdic complex. Its subsequent reduction in 
alkaline medium originates a blue molybdenum colour.  
The intensity of the color formed is proportional to the 
inorganic phosphorus concentration in the sample 

 

Sample:  

  Serum:  

Free of hemolysis. Serum should be removed from the clot as 
quickly as possible to avoid elevation of serum phosphorus 
from hydrolysis or leakage of phosphate present in 
erythrocytes.  

  Urine:  

Collect the specimen into a bottle containing 10 mL of 10% 
v/v hydrochloric acid (HCl) to avoid phosphate precipitations.  
 

Normal values: 

 Children : 4.0 - 7.0 mg/dL 
Adults : 2.5 - 5.0 mg/dL  
 

Procedure 

 

Calculations: 

               

( )      

( )        

                      

Conc. of standard= 5 mg/dl 
(A) Standard = 0.401 

 
Lab 7 - Uric acid 

 
 

Principle: 

  Uric acid is oxidized by uricase to allantoin with the formation 

of hydrogen peroxide. In the presence of peroxidase (POD), a 
mixture of dichlorophenol sulphonate (DCPS) and 4- 
aminoantipyrine (4-AA) is oxidized by hydrogen peroxide to 
form quinoneimine dye proportional to the concentration of 
uric acid in the sample. 

 

 

Specimen collection and handling 

  Whenever possible medication should be suspended 12 hr. 

before sample collection. 

  Hemolysis –free serum, EDTA or heparinized plasma & urine 

  Uric acid in plasma or serum is stable up to 5 days at 2-8ºC 

and for 6 months at -20ºC. 
 

Normal values: 

Serum , plasma 
 Men  =  3.5 – 7.2 mg / dl 
 women  =  2.6 – 6.0 mg / dl   
 

Procedure: 

 

Mix, and let the tubes stand 10 min at room temperature  
Read the absorbance (A) of the sample and & the standared at 
520 nm 

 
Calculation
 

 

 
 

Lab 8 - Total cholesterol 
 

Principle: 

This method for the measurement of total cholesterol in serum 
involves the use of three enzymes: cholesterol esterase (CE), 
cholesterol oxidase (CO) and peroxidase (POD). In the 
presence of the former the mixture of phenol and 4-
aminoantipyrine (4-AA) are condensed by hydrogen peroxide 
to form quinoneimine dye proportional to the concentration of 
cholesterol in the sample.  


background image

 

13 

 

 

 

Specimen collection and handling 

 

Un hemolysed serum or heparinized  or EDTA plasma 

 

Cholesterol in serum or plasma is stable up to 5 days at 2-
8ºC and for a few months at -20ºC. 

 
Normal values: 

Total cholesterol 

Risk classification 

˂200 mg / dl 

Desirable 

200 – 239 mg / dl 

Borderline high 

˃ 240 mg / dl 

High 

 

Procedure: 

 

 

Lab 9 - Measurement of enzyme activity 
(GPT) 
 

Clinical  significance 

 

The group of enzymes called transaminase exist  in tissues 
of many organs. Necrotic activity in these organs causes a 
release of abnormal quantitaties of enzyme into the blood. 

 

The liver is specially rich in GPT. This enzyme 
measurement is used primarily as a test for hepatitis. The 
GPT value is useful in diagnosing infecttious hepatitis. 
Neither test is specific. 

 

Principle: 

 

Alanine aminotranferase (GPT) catalyzes the taransfer of 
the amino group from alanine to oxoglutarate with the 
formation of glutamate and pyruvate. 

 

 

 

 
The transaminase activity is proportional to the amount of 
oxalacetate or 
pyruvate formed over adefinite period of time and is measured 
by the reaction with 2,4-dinitrophenylhydrazine(DNPH)  and 
measurement of the color formed in an alkaline solution. 
 

Specimen collection and handling 

 

Serum free of hemolysis. 

 

Transaminases are stable in serum 24 hr. at room 
temperature and for 1 week at 2-8ºC. 

 
Normal values: 

GPT/ALT = 5-30 IU/L 
 

Procedure: 

 


background image

 

14

 

Lab 10 - Estimation of glucose 

 

•  Glucose test measures the amount of a type of sugar, called 

glucose. It is one of the simple sugars that are products of 
carbohydrates digestion. 

•  Normally, your serum glucose levels increases slightly after 

you eat; this increase causes your pancreas to release insulin 
so that your blood glucose levels do not get too high. Glucose 
levels that remain high over time can damage your eye, 
kidneys, nerves, and blood vessels. 

Specimens: 

•  Serum or Plasma: It is the best choice than whole blood, 

because glucose in whole blood can undergo glycolysis; the 
blood samples should be centrifuged and removed from cells 
as soon as possible because blood cell will utilize glucose and 
cause a reduction or a lowering in the estimated in blood 
glucose. 

•  Note: collection of blood in plane tubes for serum chemistry 

analysis permits the metabolism of glucose in the sample by 
blood cells until separated by centrifugation(higher than 
normal amount of WBC, and RBC counts can lead to 
excessive glycolysis in sample with substantial reduction of 
glucose level if sample is not process quickly. Therefore we 
can used fluoride as inhibitors of glycolysis to preserve blood 
that cannot be separated rapidly. 

•  Urine: in a normal person glucose is not detectable in urine. It 

appears in urine only when its level in the serum exceeds 180 
mg/dl. In this cases it will called glucosuria. 

•  Capillary blood glucose: the capillary glucose concentrations 

are approximately 2-5% higher than venous blood. 

 

Types of serum glucose tests 

•  Fasting serum glucose (FSG): measures the serum glucose 

after you have stop eaten for at least 8 hours. 

•  2Postprandial serum glucose: measures serum glucose 

exactly 2 hours after you eats a meal. 

•  Oral glucose tolerance test (GTT). 

 

Normal value: 

When glucose level rises above the normal range, the 
condition called hyperglycemia. When glucose levels fall 
below the range, the condition called hypoglycemia. 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

15

 

Lab 11 - lipids 

 

Classification of lipids: 

1. Triglyceride (natural fat) 
2. Phospholipids: contain a nitrogenous base, a phosphoric 
acid residue, one or more fatty acids and a complex alcohol 
either glycerol or sphingosin like lecithin. 
3. Steroid: like cholesterol is a typical steroid 
4. Fatty acid  
-The lipid transported by lipoproteins, namely triglycerides, 
phospholipids, cholesterol and cholesteryl ester 
 
Hyperlipidemia: 

1.  Hypercholesterolaemia 
2.  Hyper TG 

     
Hypolipidaemia: 

1.  Hypocholesterolaemia 
2.  Hypo TG  

 

Triglyceride 

•  Triglyceride contain three fatty acid molecules attached to 

one molecule of glycerol by ester bond. 

•  normal value = 35 – 160 mg / dl 

 

Sources of triglyceride: 

•  Plant sources : corn, sunflower seeds and safflower seed are 

rich in poly unsaturated fatty acid and are oils. 

•  Animal sources: contain mostly saturated fatty acids and are 

usually solid at room temp. 

•  TG are influenced by a number of hormones, such as 

insulin, glucagon, pituitary growth hormone. 

 

Hyper triglyceridemia:  

•  1 primary: (shows creamy layer) ↑ VLDL 

Can be a consequence of genetic abnormalities, called familial 
hypertriglyceridemia. 

•  2 secondary: 

Such as hormonal abnormalities associated with the pancreas, 
adrenal glands and pituitary or diabetes mellitus or nephrosis 
or alcoholic occure in chronic renal disease patient or 
oestrogen therapy (↑VLDL, ↑HDL).  

•  Treatment of hypertriglyceridemia consists of dietary 

modifications. Fish oil or triglyceride lowering drugs 
(primarily, fibric acid derivatives) in cases of sever 
hypertriglyceridemia or when accompanied with low HDL 
cholesterol. 
 
 

Hypotriglyceridemia: (hypolipoproteinaemia) 

•  Hypo Abeta lipoprotein has intestinal malabsorption of lipid 

and has defect in the synthesis of apo β, CM, VLDL, absent 
from the plasma. 

•  Very low plasma chol & absent β- lipoprotein & chy, VLDL, 

LDL. 
 

Method for TG: GPO method in human serum 
or plasma
 

Principle:    Reaction scheme is as follow:  

               

•  The absorbance of the coloured complex (quinoneimine), 

proportional to the amount of triglycerides in the specimen. 

•  POD peroxydase 
•  GPO glycerol 3 phosphate oxydase  
•  GK glycerol kinase 
•  PAP 4-amino antipyrine 
•  ATP adenosine triphosphate Na 

 

Procedure: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

16

 

Lab 12 - lipoproteins 

 

• 

Cholesterol and its esters, triglycerides and phospholipids are 
all transported in plasma as lipoprotein particles. Five main 
types of particle can be recognized. These vary in their 
functions, in their lipid and protein composition, and in their 
size and density, as well as in other properties. Fatty acids are 
transported in plasma bound to albumin. 

• 

Lipoproteins are composed of both lipids and proteins, called 
apolipoproteins. 

• 

The protein components of the lipoprotein, the 
apolipoproteins, are a complex family of polypeptides, 
separable into four main groups (apo A,B,C and E) and two 
minor groups (apoD and apoF). Each group of apolipoproteins 
serves a distinct functional role in plasma lipid metabolism. 
 

• 

The lipid/ protein complexes that together comprise the 
plasma lipoproteins can be separated into five main classes, 
defined according to their behavior in the ultracentrifuge. The 
five classes are: 

1)  Chylomicrons: (large, lipid-rich transport vessels) these are 

large particles which consist mainly of triglycerides. They 
have the lowest density of the lipoprotein classes, and contain  
very little protein. They are formed in the intestinal mucosa 
and reach the systemic circulation via the thoracic duct. 

• 

Because the large size for chylomicrons. They reflect light and 
account for the turbidity of postprandial plasma. Because they 
are so light, they also readily float to the top of stored plasma 
and form a creamy layer.  

2)  The very low density lipoproteins (VLDL): these are 

moderately large particles in which triglycerides are again the 
main lipid component. They are mainly formed in the liver, 
but to a lesser extent by the intestinal mucosa, and are secreted 
into plasma from these two sites. 

• 

Like Chylomicrons, they are also reflect light and account for 
most of the turbidity observed in fasting hyperlipidemic 
plasma specimens, although they do not form a creamy top 
layer like Chylomicrons, because they are smaller and less 
buoyant. 

3)  Intermediate density lipoproteins (IDL): these arise from 

VLDL, by catabolism within the circulation, this results in the 
removal of some triglyceride and apolipoprotein from VLDL, 
leaving IDL or remnant particles. 

 

4)  Low density lipoproteins (LDL): rich in cholesterol, are the 

nearly empty tankers that deliver cholesterol to peripheral 
cells and liver after the triglycerides have been off-loaded 
,LDL may be a better marker for coronary heart disease 
risk.LDL formed from IDL by the removal of more 
triglyceride and apolipoprotein. 

5)  High density liopoproteins (HDL): these are the smallest of 

the lipoprotein particles and the most dense. They contain a 
large amount of protein, and approximately equal amounts of 
cholesterol and phospholipid, but very little triglyceride.HDL 
are synthesized by both the liver  and intestine, is the most 
active form in removing excess cholesterol from peripheral 
cells. The ability of HDL to remove cholesterol from cells, 
called reverse cholesterol transport.  

• 

*serum lipoprotein concentrations differ between adult men 
and women, primarily as a result of differences in sex 
hormone level. 

Hypolipoproteinemia:

 exist in two forms  

• 

Hypoalphalipoproteinemia: indicates an isolated decrease in 
circulating HDL (tangier disease) 

• 

Hypobetalipoproteinemia: is associated with isolated low 
levels of LDL cholesterol & VLDL present in low conc. & 
deficiency in CM. 

 

Hyperlipoproteinemia:  

•  They are diseases associated with elevated lipoprotein levels, 

can be subdivided into hyper cholesterolemia, 
hypertriglyceridemia and combined hyperlipidemia. 

•  The investigation of hyperlipoproteinaemia, it is usual to 

analyze plasma after 10-14 hr. fasting (and preferably a 
normal diet for two weeks), and no alcohol for 24 hr. 

•  Plasma should be looked at after being allowed to stand at 4

o

for 18 hr. A creamy layer signifies Chylomicrons, diffuse 
turbidity means endogenous hypertriglyceridaemia 

Primary disorder:  

•  Type I (hyperchylomicronaemia ) ↑TG, slightly ↑Chol 
•  Which are rare, shows a slightly creamy plasma with a heavy 

chylomicron band, high TG & slightly raised chol. 

•  Type II (hyper betalipoproteinaemia) ↑chol, normal TG  
•  Shows a clear plasma, a high chol and normal TG. This type 

includes familial hypercholesterolaemia. 

•  Type III (hyper cholestrolaemia) ↑TG, ↑chol 
•  Which is rare, shows a turbid plasma, and raised cholesterol 

and triglycerides. 

•  Type IV (endogenous hypertriglyceridaemia) ↑TG > chol 
•  Shows a turbid plasma with an increased TG raised more than 

chol., defect in production or in catabolism of VLDL , 
↓LDL&HDL. 

•  Type V : increased Chylomicrons 

 

Secondary: 

•  Hypercholesterolaemia: hypothyroidism, nephritic 

syndrome, obstruction of bile duct, ↑plasma LDL, ↑VLDL 

•  Hypertriglyceraemia: due to diabetes mellitus or alcoholic 

occure in chronic renal disease patient or oestrogen therapy 
decrease HDL 
 


background image

 

17

 

Friedewald calculation: 

•  Total cholesterol= LDL+ HDL+ {VLDL or (TG/5)} 
•  LDL cholesterol= total cholesterol- HDL – Trig /5    in 

mg/dl units 

•  If the quantities are expressed in mmole/LIt will be 

TG/2.2  

•   This formula is invalid if the triglyceride conc. Exceeds 

4.5 mmole/L or 400 mg/dl 
 

Notes: 

•  Chylomicrons : consist TG, apoproteins A,B,C 
•  LDL: β-lipoproteins contains chol, apoB, phospholipid, little 

TG 

•  VLDL: pre β-lipoprotein, contain endogenous TG, apoB,C 
•  HDL : α-lipoprotein, contain apoA&C, chol, phospholipid& 

little TG  

•  Normal value HDL-cholesterol = 40-60 mg/dl 

                                                      = 1- 1.5 mmole/L 
                        LDL- cholesterol = 50-130 mg/dl 

 

Method for estimation HDL-cholesterol: 
(PTA)precipitant
 

•  Principle: 

This reagent is only for treatment of specimens before 
determination of HDL-cholesterol with a reagent for total 
cholesterol. 
Low density lipoproteins (LDL), very low density (VLDL) 
and Chylomicrons from specimens are precipitated by 
phosphotungstic acid (PTA) and magnesium chloride. HDL-
cholesterol obtained in supernatant after centrifugation is then 
measured with total cholesterol reagent. 

 

Procedure: 

 

 

Lab 13 - Alkaline phosphatase & 
transaminase 
 

  Alkaline phosphatase 

• 

Phosphatase: They are enzymes catalyzes the splitting of 
phosphoric group from mono phosphoric esters 

• 

Two types are commonly estimated in serum: 

 

ALP (Alkaline Phosphatase) with maximum activity at pH 10 

 

ACP (Acidic Phosphatase) with maximum activity 

 

  Alkaline phosphatase (sources): 

Is present in most tissues, the richest sources being: 

• 

Osteoblast in bone 

• 

The bile canalculi in the liver 

• 

Small intestine epithelium 

• 

Proximal renal tubules (kidney) 

• 

Placental and in breast during lactation 

 

  ALP function 

The precise biochemical role of alkaline phosphatase is not 
known.  

• 

In many tissues it is attached to cell membranes, 
suggesting an association between alkaline phosphatase 
activity and membrane transport   

• 

Alp involved in the bone calcification 

 

 

Clinical significance

• 

Normal value in adult 3-13K.A.U/dl or 22-100 IU/L 

• 

ALP raised in pregnancy , during lactation , in growing 
child and after male therefore the sample should be taken 
at least after two hours after last male 

 

  Unit 

• 

King Armstrong Unit of ALP activiyy: 

• 

One unit being the mg of phenol liberated by 100ml of 
serum in 15 min under specified conditions 

• 

IU is the amount of enzyme that will catalyze the reaction 
of 1 μmol of substrate per minute under specified 
conditions of temperature, pH, substrates, and activators. 

 

  ALP properties: 

• 

Optimum activity of it is exhibited at a pH 10 & temp 37

o

• 

ALP requires Mg

+2

, Mn

+2 

and Co

+2

for activation 

• 

ALP activity is inhibited by Ca

+2

, PO

4

-3

, C

2

O

4

-2

, EDTA & 

CN

-

 therefore they should be avoided during preparation of 

plasma 

• 

The assays of ALP activity uses p-nitro phenyl phosphate 
or phenyl phosphate or α- phosphate as a substrate 

 

  Clinical Significance: 

• 

Increased S.ALP: 

  Bone diseases: 


background image

 

18

 

o  Paget's disease: increased 10-25 time than normal value 
o  Ricket's & osteomalacia  : increased 2-4 times ,increased 

osteoblasict activity 

o  Bone cancer with osteoblastic metastase 

  Liver disease: 
  Cholestasis has a dual effect since it causes increased 

synthesis of hepatic alkaline phosphatase and solubilization 
followed by regurgitation of the hepatic enzyme into plasma.   
o  obstructive jaundice  
o  biliary obstruction 

• 

Decreased S.ALP level: 
Hypo phosphatasia 

 

  Transaminase (Aminotransferase) Enzymes 

• 

The function of these enzymes is a transfer of an amino group 
from α-amino acid to α-keto acid in a reversible reaction with 
pyridoxal-5'-phosphate as a coenzyme 

 

• 

The transamination reaction is important in the synthesis 
&degradation of a.a. The keto acids formed are ultimately 
oxidized by TCA cycle to provide energy. 

• 

The clinical importance of measuring these enzymes is to 
assess organ function and/or tissue damage, because 
transaminase are normally intracellular enzyme with low level 
found in plasma representing the release of cellular contents 
during normal cell turn over, the presence of high plasma  
enzyme level indicate damage to cell rich in these enzyme 

 

A.  AST (GOT):  

• 

Present in heart, liver, skeletal muscle and to a lesser extent 
kidney, pancreas and RBCs.              

• 

N.R. is 5-30 U/L. 

• 

Diagnostic significance:  
  Acute MI: ↑ within 6-8 hours, peak at 12-24 hours and 

return normal within 5 days. 

  Hepatocellular damage: ↑ in relation to the extent of tissue 

damage; 

  Toxic liver injury by drugs or toxins, AST has an 

important role in assessing alcoholic hepatitis. 

  Skeletal muscle disease: associated with an increase in CK 

enzyme level 

  Hemolytic anemia: the enzyme is released from RBCs. 

B.  ALT (GPT):  

• 

Present mainly in liver and to a lesser extent in kidney, 
skeletal muscle and pancreas.                          

• 

N.R. is 6-35 U/L. 

• 

Acute hepatitis: it is more important than AST because it 
appears earlier (may be before jaundice)  

• 

Liver cirrhosis. 

 

Lab 14 – Liver Function Test 
 

The liver is of vital importance in intermediary metabolism 
and in the detoxification and elimination of toxic substances. 

1)  Test of liver- cells damage: GPT&GOT 
2)  Test for liver dys function 

• 

Test of conjucation capacity of the liver :total bilirubin 

• 

Test for the ability of liver to generate proteins: total 
protein, alb&glod. 

3)  Test of cholestasis : ALP & 5 Nucleotidase  

 

Serum bilirubin 

• 

Bilirubin is the yellow breakdown product of normal heme 
catabolism. Heme is found in hemoglobin, a principal 
compenent of red blood cells. Biliribun is excreted in bile and 
urine, and elevated levels may indicate certain disease. 

• 

The iron in haem is reutilized but the tetrapyrrole ring is 
degraded to bilirubin. 

 

 

• 

Unconjugated bilirubin is not water-soluble; it is transported 
in the blood stream bound to albumin. In the liver it is taken 
up by hepatocytes where it undergoes conjucation, principally 
with glucuronic acid. 

• 

Conjucated bilirubin is water soluble and is secreted into the 
biliary canaliculi, reaching the small intestine via the duct of 
the biliary system. 

• 

In the gut, bilirubin is converted by bacterial action into 
urobilinogen, a colourless compound. Some urobilinogen is 
absorbed from the gut into the portal blood. Hepatic uptake of 
this is incomplete; a small quantity reaches the systemic 
circulation and is excreted in the urine. Most of the 
urobilinogen in the gut is oxidized in the colon to a brown 
pigment, stercobilin, which is excreted in the stool. 

• 

The bilirubin normally present in the plasma is mainly 
unconjucated; since it is protein bound, it is not filtered by the 
renal glomeruli and, in health; bilirubin is not detectable in the 
urine.  


background image

 

19

 

• 

Hyperbilirubinaemia can be caused by increase production of 
bilirubin, impaired metabolism, decrease excretion or a 
combination of these. 
 

Jaundace: 

• 

Increased total bilirubin (TBIL) causes 

jaundice

,  

• 

Yellowish discoloration of skin, nail bed and sclera of the eye 
caused by deposition of bilirubin secondary to increase 
bilirubin level in blood. 

• 

Types of jaundice: 

1)  pre-hepatic ( hemolytic): Increased bilirubin production

This can be due to a number of causes, including 

hemolytic 

anemias

  

• 

The liver has a capacity to conjucate and excrete over 
3000mg of bilirubin per day , whereas the normal 
production is only 300mg/ day. 

• 

Massive lysis of RBC e.g.( sickle cell anemia, pyruvate 
kinase deficiency , G

6

PD, malaria) may produce bilirubin 

faster than it can conjucated which lead to increase level of 
bilirubin excreted into the bile . 

2)  hepatocellular : 

• 

Damage to the liver cell, which are reflected as deficiencies in 
bilrubin metabolism, e.g. patients with hepatitis or cirrhosis. 

• 

Unconjucated bilirubin level increase due to decrease 
conjucation and regurgitation of conjucated bilirubin to the 
blood because conjucated bilirubin not efficiently excreated 

3)  Post-hepatic: Obstruction of the bile ducts, reflected as 

deficiencies in bilirubin excretion. (Obstruction can be located 
either within the liver or in the 

bile duct

). 

• 

Patient with obstructive jaundice experience 
gastrointestinal pain, nausea with pale clay color stool. 

• 

Conjucated bilirubin regurgitates from the liver which 
increase in its level. 

 

Refrences range: 

- serum/plasma [ for total bilirubin] < 1.5 mg/dl 
- serum/plasma [ for direct bilirubin] < 0.2 mg/dl 
- urine ( random) : negative. 
 

Determination of bilirubin: 

Principle:  
Sulfanilic acid reacts with sodium nitrite to form diazotized 
sulfanilic acid. In the presence of Dimethyl sulfoxide, total 
bilirubin reacts with diazotized sulfanilic acid to form 
azobilirubin. In the absence of  Dimethyl sulfoxide only direct 
bilirubin reacts with diazotized sulfanilic acid to form 
azobilirubin. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

 

20

 

Lab 15 - Total protein 
 

  A total serum protein test measure the total amount of protein 

in the blood with exception of coagulation proteins. 

 

Proteins are polymers of α – amino acids occurring in both 
soluble and insoluble in the body, it is present in all body 
fluids, the three common fluid that submitted for these 
analyses are serum, urine, and cerebrospinal fluid (CSF).  

  Serum (as contrast with plasma) is deficient in those 

coagulation proteins, which are consumed during the process 
of blood coagulation. Therefore, serum protein will be 
approximately 0.25 mg/dl lower than plasma protein, because 
of the absence of fibrinogen. 

  In very general terms, variation of plasma proteins 

concentrations can be due to changes in any of three factors: 

  The rate of proteins synthesis. 
  The rate of removal proteins. 
  The volume of distribution. 

  The two major causes for alterations of total serum proteins 

are: 

1)  Change in the volume of plasma water  
2)  Change in the concentration of one or more of the specific 

proteins in the plasma. 

  ↓ In the volume plasma water (haemo concentration) occure in 

the dehydration due to chronic vomiting, diarrhea, poly urea 
(hyperproteinemia), malnutrition, malabsorption. 

  ↑in the volume of plasma water ( haemo dilution) which 

occurs in water intoxification & massive intra-venus infusion 
(hypoproteinemia). 

  One or more of specific proteins, albumin is present in high 

concentration ( any decrease in albumin→hypoalbuminamia 
(hypoproteinemia) like polyurea (nephritic synd rome), burns 
 

 

Function of proteins: 

  Nutritive 

  Control the body water distribution 

  Buffers 

  Transporting agents 

  In blood coagulation 

  Protective 

  Enzymes 

 

Normal values may vary from lab to lab. 

  Total serum protein  

        Total protein: 5.5–9.0 (g/dl) 

  Albumin: 3.8–5  g/dl 

  Globulin: 2.0–3.5 g/dL 

 

 

Clinical Significance: 

Hyperproteinemia: 

  Dehydration. 

  Multiple myloma. 

  Cirrhoses of the liver. 

  Certain chronic disease. (in this case the immunoglobulins 

are mostely increase). 

  Aretefacuial stasis during venepuncture. 

  Exercise. 

  Drugs like steroids& insulin  

 
Hypoproteinemia:
 

  Overhydration. 

  Kidney disease. 

  Sever malabsorption. 

  Sever burns, extensive bleeding 

  Sever protein deficiency. (starvation) 

  Increase requirement, as growth, pregnancy, and 

hyperthyroidism. 
 

  Many proteins including albumin, fibrinogen & most 

globuline are formed in the liver. The technical methods used 
for separation S.protein types are: 
  Salt fraction 
  Electrophoresis 
 

Method of serum total protein estimation: 

Principle of Biuret method: 
In the biuret reaction , a chelate is formed between the Cu

+2

ion 

and the peptide bonds of the proteins in alkaline solution to 
form a violet colored complex whose absorbance is measured 
photometrically. The intensity of the color produced is 
proportional to the concentration of protein in the sample. 

 

 

Serum albumin: 

  Albumin is the major plasma protein  

  Its (carbohydrates- free) single poly peptide chain with mw.of 

6500 dalton. 

  Albumin is synthesized in liver at a rate of 10-12 gm/day 

  Albumin ½ life 20 day 


background image

 

21

 

 
Function of albumin: 
 

  Transport of large organic comp.( billirubin, thyroxine) 

  Maintance of plasma osmotic pressure 

  Source of endogenous amino acids 

Function of globuline:  
Defence function like fibrinogen or thrombin 
 
Hypo albuminaemia( low serum albumin):
 

  Decrease of alb. Synthesis as in liver disease, malnutrition 

  Loss of alb. From the body with urine (protein urea) 

(nephritic syndrome)or skin ( burns) 

  Change in distribution between the intravascular & extra 

vascular compartment as in shock 

 
Hyper albuminaemia:(elevated level of serum alb.)
 
Is rare & may result from dehydration  
 
Principle of serum albumin estimation (BCG):
 
The method is based on the specific binding of bromocresol 
green(BCG), an anionic dye, and the protein at acid pH with 
the resulting shift in the absorption wavelength of the 
complex. The intensity of the color formed is proportional to 
the concentration of alb. In the sample. 

 

Procedure: 

reagent 

Test 

Std 

reagent 

test 

Std  

R1 
reagent 
albumin 

2  ml 
 

2  ml 
 

R1 
reagent 
total 
protein 

1 ml 
 

1 ml 
 

sample 

10µL 

 

sample 

20µL 

 

Mix & let stand 1 min at 
room temp. 
Conc. Of std = 5g/dl 

Mix & incubate 10 min at 
37C 
Conc. Of std=7 g/dl 
 

 

Lab 16 - General Urine Test 

 

  Tests on urine provide information and clues to many 

diseases, and can also be 

indications

 of the condition of a 

patient's health. A routine urine-screening test may be done to 
help find the cause for a number of different symptoms. 

  The kidneys remove waste material, fluids, and other 

substances from the blood for elimination through urine. 
Therefore, urine can contain hundreds of different bodily 
waste products. 

  Many factors such as diet,fluid intake, exercise, and kidney 

function) affect the constituents of urine. Over 100 different 
tests can be done on urine. However, a routine urinalysis 
usually involves the following tests: 

A. Physical charecterestics 
B. Chemical analysis  
C. Microscopic analysis 

A. Physical characteristics:  

 

Specimen Collection: early morning specimen is preferred 
because it’s the more concentrated, the specimen should be 
obtained by a clean midstream catch or catheterization, and 
the urine should be freshly collected into a clean dry container 
& must be analyzed within 1 hour of collection if at room 
temp.urine sample could be randomly taken. 
 

1)  Color: Many factors affect the color of urine, including fluid 

balance, diet, medications and disease. The intensity of the 
color generally indicates the concentration of the urine,yellow 
and amber are due to urochrome(from urobilinogen),yellow-
brown to green is a result bile pigment oxidation. 
pale or colorless urine indicates that the urine is dilute, and 
deep yellow urine indicates that it is concentrated.  Reddish 
brown urine comes from hemoglobin or RBC . certain 
medications, eating blackberries or beets or may alter the urine 
color. 

2)  Clarity 

This test (also called opacity or turbidity) determines the 
cloudiness of the urine. Urine is normally clear, but bacteria, 
blood, crystals, or mucus can make urine appear cloudy. 

3)  Odor 

Some diseases cause a change in the normal odor of urine. For 
example, an infection with E. coli bacteria can cause a foul 
odor while diabetes or starvation can cause a sweet, fruity 
odor. 

4)  Specific gravity 

Specific gravity measures the amount of substances dissolved 
in the urine (density). it is the weight of 1 ml of urine in gram 
divided by the weight of 1 ml of water. It also indicates how 
well the kidneys are able to adjust the amount of water in 
urine. The higher the specific gravity, the more the solid 
material dissolved in the urine,normally between 1.005-1.030 
,low SG is found in diabetes insipidus,glomerulonephritis. 
high SG is found diabetes mellitus and dehydration. 

5)  PH : 

Normally 4.5-8, The pH is a measure of how acidic or alkaline 
(basic) the urine is a strongly acidic urine may occur in 
systemic acidosis as in DM,   alkaline urine is found in certain 
UTI, Certain types of treatment adjust the pH of the urine. For 
example, efforts are made to keep urine either acidic or 
alkaline to prevent formation of certain types of kidney stones. 

B. Chemical Analysis: 

 

can be performed by reagent strips or dip sticks.which are 
plastic strips coated with reagents band directed to different 


background image

 

22

 

analytes.when dipped into urine a color change signal 
deviation from normality. 

 

1)  Protein: Normally there is very small amount of protein 

(mainly albumin) in the urine(less than30 mg/day). Sometimes 
a small amount of protein is released into the urine when a 
person stands up ,Fever, exercise, normal pregnancy, and 
some kidney disease) may also cause protein in the urine. 

2)  Glucose: Normally there is very little or no glucose in urine. 

However, when the blood sugar level is very high, as in 
uncontrolled diabetes, it spills over into the urine. 

3)  KetonesWhen fat is broken down for energy, the body 

produces ketones and releases them into the urine. Large 
amounts of ketones in the urine may signal a dangerous 
condition known as Diabetic Ketoacidosis, starvation, or 
prolonged vomiting may also cause ketones in the urine. 

4)  Nitrite :positive in certain UTI(urinary tract infection). 
5)  5.Leukocyte esterase:present in the leukocytes ,positivitity 

indicate excessive WBC in the urine as in UTI 

6)  Bilirubin  & urobilinogen: normally bilirubin is absent from 

the urine and urobilinogen is present in very small amount, 
change in both or one of them may be seen in liver diseases. 

C.Microscopic analysis 

In this test, urine is spun in a centrifuge so the solid materials 
(sediment) settle out. The sediment is spread on a slide and 
examined under a microscope. The materials that may be 
found include:  

  Red blood cells: RBCgreater than 0-2/hpf is abnormal 

  Inflammation, disease, or injury to the kidneys, ureters, 

bladder can cause blood in urine. exercise can also cause 
blood in urine. RBC with White blood cells are often a sign of 
infection. 

  white blood cells: WBC greater than 0-1 /hpf is abnormal. 

White blood cells are often a sign  of glomerulonephritis,UTI 
or inflammation of any type. 

  Epithelial cells :large number are found in urinary 

catherterization, bladder inflammation,cancer.  

  Casts. Some types of kidney disease can cause plugs of 

material (called casts) to form in tiny tubes in the kidneys. The 
casts can then get flushed out into the urine. Casts can be 
made of different types of material, such as red or white blood 
cells, waxy or fatty substances, or protein. The type of cast can 
provide clues about the type of kidney disease that may be 
present in the body.  

  Crystals. Healthy people often have only a few crystals in 

their urine. However, a large number of crystals, , may 
indicate kidney stones or a problem with (metabolism).  

  Bacteria, yeast cells, or parasites. Normally there are no 

bacteria, yeast cells, or parasites in urine. The presence of 
these indicates an infection. 

 

Lab 17 - Serum Creatinine 

 

  Creatinine: It is a catabolic end product, an anhydride of 

creatine (or phosphocreatine) produced by loss of water (or 
phosphoric acid) from the molecule in an irreversible reaction. 
Creatine synthesized in the liver & to some extent in the 
pancreas from 3 amino acids- arginine, glycine & methionine. 

Creatine                 Blood                     Muscle cells. 
                             

At rest 

Creatine+ ATP                 Creatine-P + ADP 

       Muscle contraction                         High energy stored compound                        

 

                             Spontaneous        Pi 

                 spontaneous 
Creatine                           Creatinine+ H

2

O   

 

Urine          Kidney              Blood  

There is some spontaneous conversion of Creatine to 
Creatinine(2% day). Creatinine is a waste product of nitrogen 
metabolism. 

 

Clinical significance: 
Normal range of  
Serum Creatinine: 62-124 μmol / L (0.1-1.4 mg/dl) 
Urinary Creatinine: 9-17 mmol / L  (1-2 g/day) 
 
Increase in serum Creatinine: 
1.
 Reduction in kidney function from any cause (pre-renal, 
renal, post-renal) However, with mild renal impairment, serum 
Creatinine remains fairly within its normal level until the GFR     
 Is 50-60 % of its normal value, therefore for mild renal 
impairment, calculation of Creatinine clearance is required. 
2. Extensive muscle destruction,CPK also increase. 

Note: In interpreting plasma [Creatinine] results, 
the following factors should be borne in mind: 
1)  
In ketosis, false high Creatinine, due to the reaction 

between ketone bodies and picric acid (the color reagent 
used in Creatinine estimation) 

2)  Values are lower in children than in adults, lower in 

women than in men, and lower during pregnancy. 

3)    
4)  Certain drugs (e.g. salicylates, cimetidine) increase plasma 

[Creatinine] by inhibiting tubular secretion of Creatinine. 


background image

 

23

 

5)  Some endogenous substances (e.g. acetoacetate) and 

exogenous substances (e.g. drugs)may affect the analytical 
method. 

 

Glomerular filtration rate 

  The Glomerular filtration rate (GFR) depends on: 

1.  The net pressure across the Glomerular membrane. 
2.  The physical nature of the membrane. 
3.  The surface area of the membrane, which reflects the 

number of functioning glomeruli. 

  Measuring of GFR: 

It can be determined by measuring the concentration in plasma 
and urine of a substance which ideally fulfils the following 
criteria: 
1.  It is readily filtered from the plasma at the glomerulus. 
2.  It is neither reabsorbed nor secreted by the tubules. 
3.  Its concentration in plasma remains constant throughout 

the period of urine collection. 

4.  The measurement of its concentration in plasma and urine 

is convenient and reliable. 

   

Creatinine clearance Test: 

  The renal clearance tests are extremely useful in measuring the 

actual capacity of the kidney eliminate certain substances 
present in plasma. 

  The substances used to evaluate Glomerular filtration rate: 

1.  Should be excreted either completely or predominately by 

glomeruli 

2.  Should not be absorbed or excreted by tubules 
3.  Should be present in blood in nearly constant level during 

the time of urine collection 

4.  Should be analyzed both in blood & urine using relatively 

simple technique. 

 

  So Creatinine is the best to fit these criteria: 

Creatinine clearance test is the most sensitive measure of renal 
function due to the fact that we relate the quantity of urine 
Creatinine to its quantity in serum or plasma. 

  Advantages: 

1.  Actual measurement of the kidney capacity to eliminate 

Creatinine. 

2.  Test of the glomerular filtration rate. 
3.  Creatinine not absorbed by tubules. 
4.  It is endogenous, not affected by protein diet. 
5.  Easy to measure. 

 

Creatine clearance

    

     

     

 

U = urine Creatinine (μmol / L) 
P = plasma or serum Creatinine (μmol / L) 
V = volume of urine (ml) 
T = time of urine collection (min) 

  Normal value for Creatinine clearance: 

85-125 ml/min. ♂ 
75-115 ml/min.♀  

 

  Instruction & method for endogenous Creatinine 

clearance test: 
1.  
Hydrate the patient with at least 600 ml water. 
2.  Collect the urine for exactly 24 hrs. 
3.  Collect the blood sample at mid time of urine collection. 
4.  Calculate the volume of 24 hrs. urine collection. 
5.  Perform the assay of serum & urine Creatinine. 
  

Other clearance tests: 

1.  Urea clearance test. 
2.  Inulin clearance test. 
3.  P-amino hippuric acid clearance test. 
 

Estimating GFR: 

  In men: 

Creatinine clearance ( ml /min) 
 (140- age[years]) * weight (kg) 

 
72 * plasma creatinine (µmol / L) 

 

  In women: 

 (140- age[ year] ) * weight (kg) 
                                                        *0.85 
72 * plasma creatinine (µmol / L) 
 
Plasma[creatinine]will be more precise than 
creatinine clearance: 

1.  Plasma [Creatinine] remains fairly constant throughout adult 

life, whereas Creatinine clearance declines with advancing 
age. 

2.  Plasma [Creatinine] correlates as well (or as poorly)with GFR 

as does creatinine clearance in patients with renal disease.  

3.  Measurement of plasma [Creatinine]is as effective in detecting 

early renal disease as Creatinine clearance. 

4.  Plasma [Creatinine] measurements enable the progress of 

renal disease to be followed with better precision than 
Creatinine clearance. 
 
Determination of serum Creatinine by jaff'e 
reaction: 
This method is based on the reaction of Creatinine with 
alkaline picrate to give a red Picrate Creatinine complex. 

Color reagent                    Picrate Creatinine  

 

Procedure: 

Procedure 

 


background image

 

24

 

reagent 

test 

serum 

1 ml 

w.reagent 

1 ml 

Mix , and let stand 20 min at 25

o

c and 

then read the absorbance 

 
Conc. Creatinine= (A test / A std) *conc. Std 

A std. = 0.604 
Conc. Std= 2.04 mg/dl 

 

Kidney function tests 

Involves: 
1.  Blood urea or serum urea 
2.  Serum creatinine 
3.  Creatinine clearance test 
4.  General urine analysis 

 

  The major function of the kidney is to excrete waste products 

of metabolism &plays an essential hemostasis role by 
adjusting the  body balance of water and solute, this depends 
on :  
a.  Normal integrity of glomeruli & tubular cells. 
b.  Normal blood supply 
c.  Normal secretion & feed back control of hormones acting 

on the kidney 

 

  In general the kidney function can be affected  by 3 events: 

1)  Pre-renal events: causing decrease in kidney function due to 

reduction of the blood supply        low blood pressure          
low renal flow. 
This may occure in : 
1.  Sever vomiting due to pyloric stenosis or intestinal 

obstruction. 

2.  Sever diarrhea (prolonged). 
3.  Sever poly urea as in diabetic coma. 
4.  Shock due to severe burn or heamorrage. 

2)  Renal events: affecting the glomerular filtration or tubular 

function as in : 
1.  Acute glomerulo nephritis. 
2.  Chronic pylonephritis. 
3.  Hydro nephrosis 

3)  Post- renal events : affecting the urine out- flow  from the 

kidney, this cause retention of urine & so decrease the 
effective filtration pressure at the glomeruli, this is due to: 
1.  enlargement of the prostate 
2.  Stones in the urinary tract. 
3.  Stricture in the urethra or ureter 
4.  Tumors in the bladder obstructing the urine out- flow 
5.  Bilharizia. 

Blood urea: 

  Urea is the main product of protein metabolism, it is 

synthesized in the liver from ammonia produced as a result of 
the deomination of a.a. 
N.R. =20 -45 mg/ dl 

  Increase in blood urea                uremia. 

This could occur from pre- renal – post causes of decreased 
kidney function.  
Other causes of increased blood urea are: 
1.  Increase in protein breakdown as in fever & other toxic 

conditions. 

2.  Bleeding in the alimentary tract. 
 

  Decrease in blood urea                is rare, but may occur in: 

1.  Pregnancy due to haemodilution 
2.  Low protein diet 
3.  Sever liver disease 
 

  Blood urea (oxime method): 

Principle: 
Urea is hydrolyzed by urease into ammonia and carbon 
dioxide.the ammonia generated reacts with alkaline 
hydrochlorite and sodium salicylate in presence of sodium 
nitroprusside as coupling agent to yield agreen Crompphore. 
The intensity of the color formed is proportional to the 
concentration of urea in the sample 

                      urease 
Urea + H

2

O                    2 NH

3

 + CO

 

                                           Nitroprusside   
NH

4

+

+ salycilate + NaCIO                          indophenols + Nacl 

                                                                    

OH

 

 

 

  

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 14 عضواً و 429 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل