Реферат: Предмет биохимии. Химия белка. (Занятия I – IV)

ТЕМА: «ПРЕДМЕТ БИОХИМИИ. ХИМИЯ БЕЛКА».

(Занятия I – IV)


ЦЕЛЬ: 1) усвоить понятия «жизнь», «живой организм», их важнейшие признаки, изучающиеся в курсе биохимии; 2) изучить строение, функции белков, как важнейших макромолекул живых систем; 3) знать белки плазмы крови, как наиболее доступные лабораторному исследованию в медицинской практике.


ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ: 1. Определить понятие «жизнь» с позиций биохимии, назвать задачи биохимии, в том числе клинической. 2. Назвать функции живого организма. 3. Химическая природа белков (состав, уровни организации и типы связей). 4. Биологическая роль белков (функции в организме). 5. Принципы выделения и разделения белков, определения их молекулярной массы и пространственной конфигурации. 6. Принципы классификации белков. Простые и сложные белки, классы, общая характеристика. 7. Классификация аминокислот (химическая и основанная на их пищевой ценности). 8. Пространственная структура белков. Понятие о нативном и денатурированном белке. 9. Индивидуальные белки сыворотки крови, их функции, содержание, диагностическое значение результатов лабораторного исследования, «белки острой фазы».


ИСТОЧНИКИ: конспекты лекций; учебник биохимии А. Я. Николаева, 1989, с. 5 - 6, 9 - 52.; учебник биохимии А.Ш.Бышевского, О.А.Терсенова, 1994, с. 4-26; учебник биохимии Т.Т.Березкина, Б.Ф.Коровкина, 1998, с. 19-95.


ЗАНЯТИЕ 1.


Усвоить, что:

1. Биохимия изучает химические основы жизнедеятельности, т. е. химические процессы, обеспечивающие существование живого организма.

2. Жизнь с позиций биохимии - макромолекулярная система, для которой характерны определенная соподчиненность организации, способность к воспроизведению, строго регулируемому обмену веществ и энергии.

3. Основная структурная единица всех форм жизни - клетка. При большом разнообразии клеток их объединяет наличие обязательных надмолекулярных образований, которые необходимы для реализации воспроизведения и обмена: мембрана, митохондрии, ядро, рибосомы, лизосомы и аппарат Гольджи (знать функцию каждого из них).

4. При тщательном изучении химического состава этих обязательных образований обнаружено большое разнообразие молекулярных структур, которые можно отнести к ограниченному числу классов: макромолекулы (белки, углеводы, липиды), низкомолекулярные биологически активные органические вещества и минеральные вещества.

5. Предмет биохимии - строение и функции молекул живого и надмолекулярных образований, механизмы извлечения из внешней среды соединений, необходимых для обеспечения обмена веществ и энергии, механизмы самовоспроизведения.

6. Превращения веществ, поступающих в организм из среды, проходят независимо от их химической природы следующие общие стадии: переваривание (деполимеризация), всасывание, транспорт, метаболизм в тканях по пути синтеза или окислительно-восстановительного распада.

7. Частный раздел биохимии - клиническая биохимия - изучает нарушения химических процессов жизнедеятельности и методы их выявления для устранения или исправления (коррекции) .

8. Белковые молекулы - важнейший вид макромолекул живого - представляют собой линейные полимеры или сополимеры, минимальная структурная единица которых - аминокислоты 2О-ти видов.

9. Основной тип связи между остатками аминокислот в белковой молекуле - карбамидная (пептидная).

10. В названии остатка аминокислоты, затратившей на образование пептидной связи карбоксильную группу, окончание изменяется на «ил». Например, аланин образовал дипептид с гистидином за счет карбоксильной группы - «аланилгистидин», если за счет карбоксильной группы гистидина, то «гистидилаланин».

11. В силу второго закона термодинамики молекулы белка принимают сложную пространственную конфигурацию, в которой различают три уровня: первичная, вторичная и третичная структуры (или уровни организации), отличающиеся по типу образующих их связей, а две или более молекул с третичной организацией могут объединяться в агрегаты, которые являются молекулами с четвертичным уровнем организации (структуры).

^ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Подчеркнуть то, что относится к задачам биохимии: 1) Изучение структуры органов; 2) Изучение структуры и функции мембран; 3) Изучение структуры и функции биополимеров; 4) Изучение структуры поливинилстирола; 5) Изучение функции витаминов; 6) Изучение превращений глюкозы в организме; 7) Изучение окислительно-васстановительных процессов в мышцах; 8) Изучение механизма всасывания аминокислот; 9) Изучение распада радиоизотопа серы; 10) Изучение процессов высвобождения энергии из глюкозы в печени.

2. Подчеркнуть в перечне обязательные признаки живой системы: А. Способность перемещаться в пространстве. Б. Распространять звуковые волны. В. Извлекать из среды химические вещества. Г. Воспроизводить живые системы, идентичные по форме и свойствам. Д. Содержать молекулы только в свободном состоянии. Е. Производить работу без притока энергии. Ж. Иметь сложные надмолекулярные структуры. 3. Состоять только из бесклеточного материала. И. Не содержат клеток, имеющих митохондрии.

3. Выбрать к названиям надмолекулярных образований свойственные им функции:


А – ядро

Б – аппарат Гольджи

В – мембраны

Г – митохондрии

Д – рибосомы

Е – лизосомы

1. Выделение клетки в пространстве и образование компартментов

2. Биогенез мембран и лизосом, синтез глико- и фосфолипидов

3. Переваривание сложных молекул и посторонних частиц

4. Локализация носителей генетической информации

5. Энергетический блок

6. Место реализации генетической информации


4. Выбрать понятия, характеризующие общие стадии обмена веществ в организме, и переписать их в логической последовательности: 1) распад жирной кислоты в печени; 2) метаболизм в тканях; 3) деполимеризация пищевых веществ в желудочно-кишечном тракте; 4) транспорт (всасывание и перенос веществ кровью, трансмембранный перенос); 5) выделение углекислоты легкими.

5. «Собрать» из приведенных фрагментов определение белковой молекулы: 1) разветвленный полимер; 2) гетерополимер, включающий остатки аминокислот и углеводов; 3) линейный полимер из аминокислот; 4) линейный полимер или сополимер из аминокислот, соединенных карбамидными связями; 5) линейный полимер, отличающийся плоской структурой; 6) характеризующийся трехмерной пространственной организацией; 7) с периодическим включением в цепь остатков жирных кислот; 8) в которой различают три уровня и для которого характерна способность объединяться в надмолекулярные образования - четвертичный уровень организации. «Молекула» белка - это ...

6. Вписать виды химических связей, обеспечивающие разные уровни организации белковой молекулы (в виде таблицы).

7. Записать карбамидную связь химическими символами.

8. Написать структурные формулы дипептидов, образованных из глицина и аланина.

9. Написать схематическую формулу полипептида с N-концевым остатком аланина и С-концевым - глицина и наоборот.

10. Перечислить типы связей в молекуле белка в порядке их прочности (от сильных к слабым).

11. Перечислить функции белков.

12. Содержание азота в белках.

13. Принцип количественного определения белка по Къелдалю.

14. Какие вещества дают положительную биуретовую реакцию: а) все аминокислоты, б) глутатион, в) дипептиды, г) трипептиды и белки?

15. С какими соединениями нингидриновый реактив дает цветную реакцию: а) полисахаридами, б) моносахаридами, в) нуклеиновыми кислотами, г) -аминокислотами, д) липидами?

16. Определить понятие “первичная структура белка”.

17. Какова роль ковалентных связей в белках: а) соединяют белковый и небелковый компоненты в молекулах липопротеидов, б) поддерживают -спиралевидную конфигурацию полипептидной цепи, в) используются при соединении аминокислот в белковой молекуле?

18. Типы вторичной укладки белка.

19. Что представляет собой водородная связь? Какие химические элементы и какие белковые группировки способны к образованию водородных связей?

20. Для каких белков характерна -структура полипептидной цепи: а) гемоглобин, б) фиброин шелка, в) миоглобин, г) сывороточный альбумин?

21. Принцип деления белков на глобулярные и фибриллярные.

22. Определите понятие «третичная структура белка» и назовите связи, ее выполняющие.

23. Что представляет собой четвертичная структура белка?

24. Какая структура укладки белка характерна для: а) нативного альбумина; б) денатурированного альбумина; в) гемоглобина; г) коллагена?

^ Лабораторные работы:
Биуретовая реакция.

Нингидриновая реакция.



Контрольные задачи:
Вычислить (в А) длину спирализованных по типу -спиралей участков полипептидной цепи, содержащей 140 аминокислотных остатков, если известно, что неспирализованные участки содержат 35 аминокислотных остатков и что вся цепь вытянута в длину.

Вычислить, какой процент составляет неспирализованный участок цепи полипептида, если известно, что полипептид содержит 140 аминокислотных остатков и что длина полностью вытянутых спирализованных участков составляет 45 А.

^ В каком участке изображенного ниже полипептида могли бы находиться точки изгибов, какие участки могли бы иметь спиралевидную конфигурацию?
Ала-гли-тир-про-мет-фен-цис-ала-цис-ала-гис-ала-цис-фен-гис-про-гис-ала
^ Какими способами может образоваться сополимер из следующих пептидов?

а) ала-мет-арг-цис-ала-гли-сер-гли-цис-тре; б) лиз-глу-цис-арг-гли-тре-глу-сер;

Из 2 мл биологической жидкости полностью осажден белок. Методом Къелдаля в осадке обнаружено 3 мг азота. Каково процентное содержание белка в исследуемой жидкости?

Исследуемая жидкость при нагревании с нингидрином приобретает фиолетовое окрашивание. Содержатся ли в растворе белки?

Какое из указанных веществ является пептидом? Дайте ему название.

NH2
a) C = O
NH2

б) H2N – СH2 – CO – NH – CH – CO – NH – CH – CO – NH – CH – COOH

| | |

CH3 H3C – CH – CH3 CH3

в) H2N – C – O – C – CH2

||

O

Сколько различных трипептидов можно синтезировать из аминокислот глицина, валина и серина, если использовать каждую аминокислоту один раз?

Какова роль различных связей и взаимодействий в молекуле белка – ковалентных (А), ионных связей и гидрофобных взаимодействий (Б), внутримолекулярных водородных связей (В), межмолекулярных водородных связей (Г): а) соединение белковой и небелковой составляющей в молекулах липопротеидов, б) присоединение аминокислот в белковой молекуле, в) обеспечение складчатой -структуры полипептидной цепи, г) обеспечение -конфигурации полипептидной цепи?



^ ЗАНЯТИЕ II.


Усвоить, что:

1. Из известных аминокислот (около 200) только 20 видов входят в состав белков - протеиногенные аминокислоты.

2. По структуре различают 7 классов аминокислот - 1) алифатические, 2) оксиаминокислоты, 3) дикарбоновые и их амиды, 4) двуосновные, 5) ароматические, 6) серусодержащие и 7) иминокислоты.

3. По строению соединений, которые образуются в организме при расщеплении углеродной цепи аминокислот, различают глюкогенные (глюкопластичные) и кетогенные (кетопластичные) - первые могут превращаться в глюкозу, вторые - ускоряют образование кетоновых тел.

4. В зависимости от способности синтезироваться в организме различают заменимые (синтезируются) и незаменимые (не синтезируются в организме).

5. Белки уникальны по структуре. Это обусловлено различием набора аминокислот и их последовательностью в молекуле.

6. Изучить свойства белков: форма молекул, амфолитность, растворимость, электролитические свойства.

7. Усвоить понятия «денатурация» и «ренатурация» белка, уяснить, как вызвать то и другое, знать денатурирующие агенты.

^ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Выбрать из перечисленных (аланин, серин, валин, лейцин, изолейцин, гистидин, аспарагиновая кислота, метионин, треонин, глутаминовая кислота, аргинин) аминокислоты семи классов и внести их в соответствующие рубрики: 1. Алифатические 2. Оксиаминокислоты. 3. Дикарбоновые (и их амиды). 4. Двуосновные. 5. Ароматические 6. Серусодержащие. 7. Иминокислоты.

2. Выбрать из перечисленных (треонин, валин, гистидин, лейцин, аланин, глицин, гистидин, триптофан, фенилаланин, аргинин, тирозин, изолейцин) глюко- и кетопластичные аминокислоты.

3. Записать аминокислоты в следующем порядке: 1. Заменимые. 2. Незаменимые.

4. Какие из аминокислот при недостаточном поступлении углеводов или нарушении их обмена превращаются в глюкозу?

5. Какие из аминокислот, являясь глюкопластичными, могут ускорять образование кетоновых тел?

6. Написать структурные формулы фенилаланил - аспарагил - гистидина, гистидил - аланил - изолейцил - тирозина, тирозил - аспарагинил - триптофана, изолейцил - пролил - цистина, цистеинил - глутамина.

7. Написать фрагмент полипептида с внутрицепочечной дисульфидной связью, включающего остатки гистидина (1), аланина (2), цистеина (3) и глицина (последовательность произвольна) и записать его полное название.

8. Назвать С - и N-концевые аминокислоты во фрагменте из п. 7.

9. Какие аминокислоты в растворе имеют кислую реакцию: а) аланин, б) валин, в) глутаминовая кислота, г) лейцин, д) аспарагиновая кислота? Почему?

Какие аминокислоты в растворе имеют основную реакцию: а) лейцин, б) треонин, в) гистидин, г) лизин, д) метионин, е) гидроксилизин, ж) аргинин? Почему?

Что такое «нативный белок»?

12. Вписать необходимое в нижеприведенное утверждение:

«Денатурация белка - результат нарушения ............................. уровней организации его молекулы, сопровождающийся разрывом ................................ связей при сохра­нении .......................структуры».

13. Перечислить виды денатурирующих воздействий в зависимости от их природы и в скобках после каждого привести конкретный пример.

14. Как используется в медицине свойство белка связывать тяжелые металлы?

15. Написать пределы молекулярной массы для одноцепочных и многоцепочных олигомерных белков.

16. Написать каким белкам свойственна -конфигурация (одним словом), перечислить виды связей, обеспечивающих -спиралевидную и -конфигурацию.

17. Написать на какие виды делятся белки в зависимости от характера третичной структуры.

18. Написать функциональные группы, обуславливающие амфолитную природу белковой молекулы: важнейшие и второстепенные.

19. Чем обусловлены электролитические свойства белков?

20. Определить понятие 1) «изоэлектрическая точка» и 2) «изоэлектрическое состояние белковой молекулы».

21. В каком направлении в поле постоянного тока движется нейтрально заряженная молекула при рН электролита 5,8; 8,7; при рН, соответствующем изоэлектрическому состоянию?

22. Почему при одинаковой реакции среды молекула белка заряжена или положительно или отрицательно в зависимости от вида белка?

23. Перечислить, какими факторами определяется растворимость белка.

24. Как можно снизить растворимость белка?

25. Принципы определения молекулярной массы белков методами гель-фильтрации и ультрацентрифугирования.

Что называют высаливанием белка? В каких целях его используют?



Лабораторные работы:
Проба с сульфосалициловой кислотой.

Проба с кипячением.

Кольцевая проба Геллера.

Демонстрация хроматограммы белков сыворотки крови.

Высаливание белков.

Определение белка в моче методом «сухой химии».



Контрольные задачи:
Как, используя биуретовый метод определения белка и сульфат аммония, установить соотношение между альбуминами и глобулинами крови?

Отношение количества альбуминов к количеству глобулинов в сыворотке крови больного равно 1,5. Рассчитайте содержание глобулинов, если концентрация альбуминов равна 50 г/л.

Концентрация свободных аминокислот в растворе белка равна 0,01 мкмоль/л. Растворитель удален нагреванием и замещен таким же объемом серной кислоты. Через 24 ч концентрация свободных аминогрупп оказалась равной 0,04 мкмоль/л. Какой процесс происходит, можно ли его выразить количественно?

Как выяснить, произошло ли полное осаждение белка из биологической жидкости, в которой создано 50%-ное насыщение сульфатом аммония (после отделения осадка жидкость прозрачна)?

Укажите суммарный заряд (+,0 или -) для лейцина, треонина, цистеина и лизина при следующих рН: а) 1,5; б) 6,0; в) 8,5; г) 11, исходя из данных о значении их рI.

В каком направлении будут двигаться в электрическом поле (к катоду, аноду или оставаться на старте) следующие белки: а) яичный альбумин при рН 5,0; б) лактоглобулин при рН 5,0 и 7,0; в) химотрипсиноген при рН 5,0; 9,5 и 11 (изоэлектрические точки для этих белков соответственно равны: а) рН 4,6; б) рН 5,2; в) рН 9,5)?

При определении молекулярной массы белка методом ультрацентрифугирования получены следующие величины: 13100, 13640, 13250, 13790. Вычислите среднее квадратическое отклонение и среднюю ошибку опыта. Представьте данные о молекулярной структуре белка в виде показателя М  т.

Необходимо из смеси белков сконцентрировать (не нарушая нативности) один из белков с известным значением изоэлектрической точки. Как действовать, располагая набором кислот, оснований и этанолом?



^ ЗАНЯТИЕ III.


Усвоить:

1. Принцип классификации белков по составу.

2. Принцип деления простых белков.

3. Основные группы глобулярных и фибриллярных белков и их свойства.

4. Принцип деления сложных белков на классы.

5. Понятие «простетическая группа» и виды этих групп.

6. Структуру нуклеопротеида, его виды, компоненты молекулы, их разновидности, структуру, способы связи в мононуклеотиде и в полимере, структурные и функциональные отличия между ДНК и РНК, их преимущественную локализацию в клетке, виды РНК.

Структуру и функции гемоглобина (белковой и небелковой составляющей).

Формы существования гемоглобина.

Биологическое значение и свойства глико-, липо-, фосфо-, флаво- и металлопротеидов.

10. Функции белков, условность их разделения.

11. Нормальную электропротеинограмму белков сыворотки крови и получить общее представление об ее диагностическом значении.


^ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Закончить фразу (или перестроить): «Систематизировать белки по структурно-функциональным свойствам, как принято в химии, нельзя, так как ...».

2. Продолжить фразу: «Принятая классификация белков основана на …...

3. Чем отличаются простые и сложные белки?

4. Простые белки делят на .................. группы в зависимости от .……….…

5. Перечислить группы простых белков.

6. Назвать основные отличия между альбуминами и глобулинами.

7. Протамины от гистонов отличаются тем, что .…….

8. Особенность структуры фибриллярных белков.

9. Необычным свойством фибриллярных белков является их .……

10. На каком принципе основана классификация сложных белков?

11. Перечислить классы сложных белков, называя в скобках их простетические группы.

12. Функции и строение гликопротеинов. Что такое кислые гликозаминогликаны?

13. Функции и классификация липопротеинов.

14. Нуклеопротеид состоит из: ……………...

Перечислить классы нуклеиновых кислот (НК).

Назвать мономер, из которого образованы НК, и перечислить его компоненты.

17. Вписать виды азотистых оснований, входящих в состав НК (отдельно в ДНК и РНК).

18. Написать структурные формулы мононуклеотидов, включающих аденин, гуанин, тимин или цитозин.

19. Перечислить особенности пространственной организации ДНК.

20. Перечислить виды и функции РНК.

21. Из каких элементов состоит молекула гемоглобина?

22. Какие элементы включает структура глобина?

23. Назвать основной вид гемоглобина человека и его структурные особенности

24. Формула гемоглобина А.

25. Из каких компонентов состоит молекула гема?

26. Написать принятыми обозначениями восстановленный, окисленный, карбокси- и карбгемоглобин, метгемоглобин.

27. Перечислить связи глобина с гемом.

28. Назвать функции белков.

29. Функциональное значение фосфо- и металлопротеинов.

30. Понятие о сыворотке и плазме крови.

31. «Общий белок» сыворотки крови и его нормальное значение.

32. Классификация белков сыворотки крови, разделенных методом электрофореза.

33. Нормальные значения белковых фракций крови (в абсолютных цифрах и в процентах от общего белка).

34. Что такое «белки острой фазы»? Основные представители.

35. Понятие о гипер-, гипо-, дис- и парапротеинемии.

Лабораторные работы:
Получение сыворотки и плазмы крови.

Определение общего белка сыворотки крови.

^ Определение уровня фибриногена.

Бензидиновая проба на геминовую группировку гемоглобина.

Обнаружение углеводной группировки муцина.



Контрольные задачи:
Что собой представляют белки кератин (А), казеин (Б), нуклеопротеид (В), хитин (Г), ферритин (Д): а) фосфопротеид, у которого фосфорная кислота присоединена к молекуле белка сложноэфирной связью по месту гидроксильных групп серина и треонина; б) белок,содержащий 20% железа и являющийся для него депо в организме животных; в) компонент ядра и цитозоля; г) протеиноид, содержащий большое количество цистина; д) кутикулярный гликопротеид?

После осторожного гидролиза высокомолекулярного соединения в гидролизате обнаружены аденозин, свободная фосфорная кислота, рибозофосфат и свободная рибоза. Какие структурные компоненты входят в состав (какого?) высокомолекулярного продукта? В какой последовательности связаны фосфат, рибоза и аденин?

^ Построить комплементарную цепь к участку одной из цепей ДНК:

-- Г – А – Г – Г – Ц – Т –

| | | | | |

? ? ? ? ? ?

Построить комплементарную цепь к участку ДНК так, чтобы образовавшаяся цепь представляла собой фрагмент РНК:

-- А – Г – А – Г – Ц – Т –

| | | | | |

? ? ? ? ? ?

Олигонуклеотид гидролизовали двумя способами. В первом случае в гидролизате определили мононуклеотиды А, Г, Ц и Т (его было в 2 раза больше остальных), а также динуклеотиды Г-А, А-Т и Т-Т. Во втором случае наряду со свободными нуклеотидами нашли динуклеотид Г-Ц. Какова последовательность нуклеотидов в исходном продукте?

^ Чем упорядоченнее структура соединения, тем ниже вязкость его растворов. Чем обусловлено увеличение вязкости растворов ДНК при их нагревании до 70-80 С?

В сыворотке крови пациента уровень общего белка составляет 53 г/л. Протеинограмма: альбумины – 41%, 1-глобулины – 5%, 2-глобулины – 9%, -глобулины – 18%, -глобулины – 27%. Оцените названные сдвиги.

Охарактеризуйте названные сдвиги: общий белок – 97%, в сыворотке обнаружены аномальные белки - криоглобулины.

У пациента выраженное обезвоживание, вызванное дефицитом питьевой воды. Изменится ли абсолютное и относительное содержание общего белка и белковых фракций в сыворотке крови?



^ ЗАНЯТИЕ IV (итоговое).

Провести самоконтроль теоретического усвоения раздела «Предмет биохимии. Химия белка.» с помощью следующих заданий:

1. Сформулировать понятие «Жизнь», включив в него все элементы, являющиеся предметом биологической химии.

2. Сформулировать понятие о предмете биологической химии и перечислить вопросы, которыми занимается эта наука.

3. Назвать важнейшие надмолекулярные образования структурно-функциональной единицы живого и группы молекул, их составляющие.

4. Дать определение класса «Белки».

5. Дать определение класса «Аминокислоты».

6. Изобразить полные структурные формулы всех возможных вариантов трипептидов, построенных из гистидина, аланина и валина.

7. Изобразить полные структуры формулы пептидов arg-phe-ile, gly-val, thr-ser-tyr.

8. Какие из следующих пептидов являются основными, кислыми или нейтральными (напишите их названия полностью): gly-pro-arg, pro-ser-ser, ala-pro-leu-thr, met-gly-ala, trp-asp, asp-trp-ala, gly-his-ser, cys-lys-arg, gly-arg-lys, his-glu, pro-gln-ala.

9. Перечислить все изученные вами подходы к классификации белков.

10. Назвать группы белков, различающиеся по составу.

11. Назвать группы белков, различающиеся по характеру трехмерной структуры.

12. Назвать и охарактеризовать группы сложных белков.

13. Потеря нативной информации под воздействием химических, физических или иных агентов без нарушения аминокислотной последовательности называется ………….

14. Перечислить типы химических связей, которые могут нарушаться при денатурации.

15. Последовательность действий при выделении белков из тканей.

16. Назвать приемы, с помощью которых выполняют перечисленные в п. 15 действия (по образцу: « измельчение, растирание в ступке» и т. д.).

17. Изобразить структурные формулы пяти азотистых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот.

18. Какие из них входят в состав РНК или ДНК?

19. Изобразить структурные формулы АМФ, ГМФ, ЦМФ, ТМФ и УМФ.

20. Изобразить способ связи между мононуклеотидами в полинуклеотиде.

21. Написать различия между ДНК и РНК по составу, структуре, локализации, функциям.

22. К какому типу белков относится гемоглобин?

23. Назвать структурные особенности глобина.

24. Изобразить структуру гема.

25. Назвать связи между гемом и глобином.

26. Назвать основные формы гемоглобина.

27. Чем обусловлено многообразие функций белка?

Перечислить биологические функции белка.

29. Как связать задачи биохимии и функции белка?

Контрольные задачи:
Содержание азота в осадке, полученном при кипячении 5 мл исследуемой жидкости, равно 2,3 мг. В надосадочной жидкости, по данным биуретовой пробы, оставался белок, который осадили добавлением ТХУ. В осадке, полученном из 5 мл жидкости после добавления ТХУ, найдено 0,1 мг азота. Какова концентрация белка в исследуемой жидкости, какая часть белка осаждается при кипячении (выразить в мг/мл, г/л, мг/% и %)?

Какие из отмеченных свойств характерны для белков: а) коллоидные; б) независимость от изменения рН и повышения температуры; в) наличие свободных аминогрупп, принадлежащих -аминогруппе остатка лизина и свободных карбоксильных групп , принадлежащих остаткам аспартата и глутамата; г) обусловленность специфических свойств аминокислот наличием пептидных связей в них; д) закономерный характер расположения аминокислот в полипептидных цепях; е) высокая специфичность первичной структуры; ж) незначительное количество в белковых молекулах иных ковалентных связей, кроме пептидных?

Какова роль белков – инсулина (А), миоглобина (Б), родопсина (В), хлорофилла (Г): а) простетическая группа белка, участвующая в фотосинтезе; б) белок с гормональной активностью, участвующий в регуляции уровня глюкозы крови; в) белок мышц млекопитающих; г) хромопротеид, присутствующий в палочках сетчатки глаза?

^ Представителем каких белков является коллаген (А), миозин (Б), гемоглобин (В): а) глобулинов; б) хромопротеидов; в) протеиноидов?

Смесь аминокислот, содержащая лизин, валин, лейцин, аспарагиновую кислоту, гистидин, серин, была подвергнута фракционированию методом электрофореза на бумаге при рН 6,2. Какие аминокислоты будут перемещаться к аноду (А), катоду (К), останутся на линии старта (С)?

Вычислите длину (в нанометрах) полипептидной цепи, содержащей 105 аминокислотных остатков, если: а) вся цепь целиком представлена -спиралью; б) цепь полностью вытянута; в) спираль составляет 20% цепи.

В каком направлении будут мигрировать в процессе электрофореза на бумаге при рН 1,6; 6,5; 11,0 следующие пептиды; а) арг-гли-ала-ала; б) лиз-ала-гли-асп; в) гис-гли-ала-глу; г) асп-гли-ала-глу; д) глн-гли-ала-арг?

^ Количество альбуминов снижено, 2-глобулинов – повышено, общий белок – 89 г/л, обнаруживается С-реактивный белок, повышено содержание 1-антитрипсина и 2-макроглобулина. Ваши предположения о характере патологического процесса.

Содержание общего белка сыворотки крови – 42 г/л. В протеинограмме существенно снижен уровень альбуминов. Ваши предположения о причинах названных сдвигов.



Практические навыки:
Уметь:

1. Приготовить плазму или сыворотку крови для исследования.

2. Определить содержание общего белка в сыворотке крови биуретовой реакцией.

Определить уровень фибриногена в плазме крови.

Определить наличие белка в моче кольцевой пробой Геллера и методом “сухой химии”.

Интерпретировать показатели общего белка и белковых фракций сыворотки крови.



ТЕМА: ^ «ФЕРМЕНТЫ. БИОЭНЕРГЕТИКА. ОКИСЛИТЕЛЬНО-

ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ. БИОМЕМБРАНЫ.»

(Занятия V – Х)


ЦЕЛЬ: 1) усвоить, что ферменты – это биологические катализаторы белковой природы, реализующие одну из функций белков – каталитическую; 2) что практически все химические реакции обмена веществ катализируются ферментами; 3) изучить их структуру, номенклатуру, классификацию, механизм действия и факторы, влияющие на скорость ферментативных реакций, в том числе ферментативные эффекторы; 4) изучить основные положения энергетики живого организма (источники энергии, механизм ее извлечения, депонирования и использования); 5) изучить структуру биологических мембран, связь с функцией, механизмы переноса веществ через мембраны.

^ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ: 1. Ферменты: природа и свойства. Ферменты – простые и сложные, типы коферментов. 2. Номенклатура и классификация ферментов. 3. Как установить скорость ферментативной реакции, как выражают активность или количество фермента? 4. Зависимость скорости ферментативной реакции от времени (реакции нулевого и первого порядка), концентрации субстрата, температуры и pH: графическое выражение зависимостей. 5. Эффекторы ферментативных реакций (активаторы и ингибиторы). Биологический смысл конкурентного ингибирования продуктами реакции. 6. Аллостерические эффекторы, их особенности, биологическое значение (привести примеры). 7. Как с помощью графического анализа результатов эксперимента отличить конкурентное торможение от неконкурентного? 8. Ферменты плазмы крови: диагностическое значение в лабораторной диагностике. 9. Понятия «Обмен веществ», «Метаболизм», «Катаболизм», «Анаболизм», «Амфиболизм», «Анаплеротический процесс», «Метаболический путь», «Метаболический цикл», «Метаболит» и «Конечный продукт». 10. Основные положения биоэнергетики. Сходство и различия в использовании энергии ауто- и гетеротрофными организмами, связь между теми и другими. 11. Сформулировать понятия «Макроэргическая связь», «Макроэргическое соединение». Макроэргические соединения в живых организмах. Виды работ, совершаемых живым организмом, связь с окислительно-восстановительными процессами. 12. Особенности биологического окисления, его виды. Тканевое дыхание. 13. Ферменты тканевого дыхания, их особенности, компартментализация. 14. Типы дегидрирования основных окисляемых в организме субстратов (насыщенных и ненасыщенных соединений, спиртов, кетонов, кислот, аминокислот). 15. Как запасается энергия, высвобождающаяся при биологическом окислении? Хемиоосмическая гипотеза Митчелла (принципы). 16. Механизм окислительного фосфорилирования. Почему окислительное фосфорилирование называют также сопряженным фосфорилированием, какой структурный элемент клетки является сопрягающим фактором? 17. Классификация ингибиторов окислительного фосфорилирования. Понятие о разобщении тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Разобщающие факторы. 18. Субстратное фосфорилирование: биологическое значение, примеры. 19. Принципиальные стадии метаболизма и анаболизма. 20. Связь основного метаболического пути Мейергофа – Парнаса – Эмбдена – Кребса с тканевым дыханием (точки ответвления дыхательных цепей от основного пути). 21. Главные составные компоненты мембран. Состав и характеристика липидного бислоя, его свойства, белки мембран, их функции. 22. Типы механизмов чрезмембранного переноса веществ, простая и облегченная диффузия. 23. Активный транспорт веществ через мембраны: механизм первично активного транспорта. 24. Механизмы вторично активного транспорта веществ через мембраны (симпорт, антипорт). 25. Перенос через мембрану секретирующихся в клетке соединений.


ИСТОЧНИКИ: конспекты лекций; учебник биохимии Л. Я. Николаева, 1989, с. 53-92, 160-230; учебник биохимии А.Ш.Бышевского, О.А.Терсенова, 1994, с. 4-8, 34-73, 119-121; учебник биохимии Т.Т.Березкина и Б.Ф.Коровкина, 1998, с. 114-168, 298-318.


^ ЗАНЯТИЕ V.


Усвоить что:

1. Обмен веществ – важнейшее свойство живого организма – представляет собой совокупность химических реакций, которые протекают в сложившейся эволюционно последовательности; что все реакции обмена катализируются, что биологические катализаторы – ферменты – являются по природе белками – простыми или сложными.

2. Ферменты высокоспецифичны по отношению к субстратам или катализируемым реакциям (знать типы специфичности).

3. Активность ферментов зависит от ряда факторов (каких, каким образом?). Уметь изображать графически зависимость скорости реакции (V) от этих факторов.

4. Номенклатура и классификация ферментов являются функциональными (на чем основаны?).


^ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:


1. Подчеркнуть утверждения, доказывающие белковую природу энзимов:

1) энзим катализирует реакцию, изменяя концентрацию взаимодействующих веществ; 2) активность энзима зависит от температуры и рН; 3) активность энзима зависит от его концентрации; 4) ферменты утрачивают активность при действия денатурирующих агентов; 5) активность энзима пропорциональна концентрации реагирующих веществ; 6) энзимы в чистом виде дают положительную биуретовую реакцию; 7) энзимы в чистом виде дают положительную нингидриновую реакцию; 8) ферменты осаждаются при высоких концентрациях нейтральных солей; 9) ферменты растворимы при низкой ионной силе; 10) в гидролизате очищенного энзима всегда присутствует смесь аминокислот.

2. Закончить фразу: «Фермент ускоряет реакцию, но не входит в ...».

3. Скорость ферментативной реакции при температуре 2, 8, 16, 25, 28, 35 и 42C равна соответственно 2, 13, 14, 28, 23, 15 и 1,5 ммоль/л. Изобразить графически зависимость скорости реакции (v) от температуры (t), назвать температурный оптимум.

4. Скорость реакции при постоянной температуре и изменяющемся рН такова: при рН 1,5; 4,0; 5,5; 7,0; 7,5 и 8,5 равна соответственно 35, 48, 29, 20, 14 и 1,8 ммоль/л. Изобразить графически зависимость скорости реакции от значения рН, найти рН оптимум.

5. Построить график зависимости скорости (v) ферментативной реакции от концентрации субстрата ([S]) по данным:


[S]

1 ммоль/л

2 «

4 «

10 «

15 «

20 «

25 «

30 «

[V]

0,5 ммоль/л  с

0,7 «

0,9 «

1,2 «

1,6 «

1,7 «

1,8 «

1,8 «

Найти концентрацию насыщения



6.Построить график зависимости V от [S] по данным:

[S] [V]

2.5 ммоль/л 3.0 ммоль/л с

3.7 « 5.5 «

4.5 « 6.5 «

5.8 « 6.6 «

8.0 « 6.1 «

9.5 « 5.5 «

12.0 « 4.5 «

14.5 « 3.5 «

16.5 « 2.0 «

Найти [S] при V, равной ½ от Vmax.

7. Энзим катализирует гидролитическое расщепление уксусного эфира масляной кислоты. Назвать класс, к которому он относится.

8. Энзим катализирует реакцию, в которой субстрат является донором водорода. Определить класс и дать общее название.

9. Энзим катализирует окислительно-восстановительную реакцию. К какому классу он относится, какие дополнительные данные необходимы для определения подкласса?

10. Энзим катализирует перенос метильной группы от донора к акцептору. Назвать класс энзима и его общее наименование.

Назвать функцию карбосилтрансфераз.

12. Энзим катализирует перенос остатка фосфорной кислоты от донора на молекулу акцептора. Назвать класс и общее наименование подкласса.

13. Энзим катализирует гидролитическое отщепление остатка фосфорной кислоты в молекуле глюкозо-6-фосфата. Назвать класс и дать рабочее имя.

14. Энзим катализирует гидролитическое расщепление пептидной связи в белковых молекулах. Назвать класс фермента и рабочее имя.

15. Энзим катализирует расщепление пептидной связи в пептидах. Назвать класс и раб