Контрольная работа по "Биохимии"

Оглавление:

 

I. Современные методы биохимических исследований.

Вопрос №14. Охарактеризуйте  особые приемы, используемые для выделения  ферментов, и объясните, чем это  обусловлено……………………………...…..4

 

II. Аминокислотный состав белков, пептиды.

Вопрос №7. Найдите способ определения содержания аминокислот  триптофана и цистеина в составе белков. Напишите соответствующие уравнения реакции…………………………………………………………………………….…8

 

III. Структура белковой молекулы.

Вопрос №7. К какой группе белков по функциональной активности относятся альбумин и токсины. В  чем специфика строения этих белков?.......................12

 

IV. Химический состав и структура нуклеиновых кислот.

Вопрос №9. Дайте сравнительную  характеристику всех видов РНК. Оформите ответ в виде таблицы, указав молярную массу, минорные основания, углеводы, структуру, место локализации, функции………………………………..14

 

V. Ферменты

Вопрос №10.  Фермент  лактатдегидрогеназа окисляет молочную кислоту в пировиноградную. Покажите с помощью уравнения данной реакции механизм действия кофермента НАД……………………………………………….16

 

VI. Обмен белков.

Вопрос №4. Составьте уравнения  реакций переаминирования гистидина и глиоксиловой кислоты. Покажите на данных примерах механизм действия пиридоксальфермента………………………………………………………..…18

 

VII. Углеводы и их обмен.

Вопрос №1. Покажите сходство и различие между гликолизом и  гликогенолизом, гликолизом и дыханием. Напишите уравнения реакций, устанавливающих различие названных процессов………………………………………….21

 

VIII. Характеристика липидов и их обмен.

Вопрос №13. Осуществите  биосинтез мевалоновой кислоты из ацетил – S – KoA. Какова роль мевалоновой кислоты в биосинтезе стеридов?...................24

 

IX. Биологическое окисление.

Вопрос №15. Произведите  расчет расхода энергии АТФ в  процессе фотосинтеза глюкозы. Расчет подтвердите написанием соответствующих уравнений реакций. ……………………………………………………………………...…..27

 

X. Биологическое окисление.

Вопрос №15. Произведите  расчет расхода энергии АТФ в  процессе фотосинтеза глюкозы. Расчет подтвердите написанием соответствующих уравнений реакций..………………..…………………………………………………...……28

 

XI. Гормоны.

Вопрос № 14. Сопоставьте  строение адренокортикотропного гормона (АКТГ) и меланоцитостимулирующего гормона (МСГ). Установите сходство и  различие в их воздействии на обменные процессы……………………………….29

 

XII. Взаимосвязь обмена веществ.

Вопрос №3. Напишите уравнения  реакций, показывающих взаимосвязь  апотомического пути распада углеводов и биосинтеза нуклеотидов………..…..32

 

Использованная  литература.............................................................................34

 

 

 

 

 

1. Современные методы биохимических исследований.

Вопрос №14. Охарактеризуйте особые приемы, используемые для выделения ферментов, и объясните, чем это обусловлено.

 

      Особые методы, используемые для выделения ферментов:

1. Осаждение (Преципитация).

Процесс, при котором добавление некоторых реагентов или изменение  условий вызывает выход белка из раствора с образованием осадка нерастворимых частиц.

• Высаливание

Осаждение белков при высокой концентрации нейтральных солей. Среди применяемых  солей предпочтение отдается сульфату аммония (NH₄)₂SO₄, так как он достаточно дешев и имеет высокую растворимость даже при пониженных температурах.  Сульфат натрия Na₂SO₄ применяется с целью достижения адекватной растворимости при температуре 35--40 °С.

• 1.2 Изменение температуры и рН

Изменение рН также привлекает внимание как промышленный метод фракционированного осаждения, поскольку стоимость реагентов в этом случае невелика. Наличие широкого разнообразия соотношений между основными и кислыми группами в молекулах различных ферментов обусловливает широкий диапазон значений рН, при которых ферменты характеризуются изоэлектрическими свойствами или имеют нулевой заряд. Это согласуется с теорией растворимости, так как в указанной точке наблюдается самая низкая эффективная полярность, и фермент проявляет низкую растворимость в полярной водной среде.

• 1.3 Осаждение органическими растворителями

Большинство молекул ферментов имеют полярные группы, являющиеся внешними по отношению к молекуле. Добавление органических растворителей к водным растворам белков будет понижать диэлектрическую постоянную смеси, создавая среду, которая больше отличается от полярной поверхности молекул фермента. Это ведет к снижению растворимости белков. Однако, поскольку молекулы ферментов имеют внутренние гидрофобные аминокислотные остатки и поэтому относительно свободно могут свертываться, то альтернативно добавлению органических растворителей они принимают новую, неактивную форму с экспонированием в окружающую среду гидрофобных группировок. Повреждение таких молекул при изменении их формы и последующая денатурация тем больше, чем выше температура. Это приводит к необходимости использовать для фракционирования большинства ферментов с помощью органических осадителей низкие температуры (часто ниже 0° С).

2. Коагуляция и флокуляция

Слово «коагуляция» описывает в  данном случае ситуацию, когда очень  мелкие частицы вынуждены сцепляться друг с другом. Заряд на частицах нейтрализуется при добавлении поливалентных ионов, несущих противоположный заряд, вследствие чего наступает их коалесценция (слипание).

Термином «флокуляция» описывается образование значительно более рыхлых агрегатов, в которых флокулирующий агент выполняет роль мостикообразователя между частицами. Неорганические ионы не могут вызывать флокуляцию, хотя они могут быть использованы для нейтрализации зарядов частиц и в этом отношении способствовать флокуляции. Органические полиэлектролиты могут вызывать одновременно и коагуляцию и флокуляцию.

3. Центрифугирование

Отделение твердых частиц от жидкостей  представляет собой основную операцию в процессе выделения ферментов. Оно включает выделение клеток из культуральной жидкости, удаление клеточных остатков, сбор осадка и выделение адсорбентов белка из белоксодержащей надосадочной жидкости.

4. Хроматография

Хроматография определяется как равномерная  перколяция, т. е. фильтрация через адсорбирующий слой зернистого материала, жидкости, проходящей через колонку, заполненную определенным, более или менее тонко раздробленным веществом, которое селективно задерживает конкретные компоненты жидкости. Это пространное определение, сформулированное в 1950 г. A. J. P. Martin, охватывает широкий диапазон селективных методов задержания и элюирования (извлечения из адсорбента) уловленных жидкостей.

• 4.1 Адсорбция

Первые операции хроматографической сепарации, связанные с получением ряда биохимикалиев, были проведены с применением веществ, которые адсорбируют их благодаря силам Ван-дер-Ваальса и пространственному взаимодействию. При выделении ферментов применяется ограниченный круг адсорбентов. Широко используется в лабораторных работах фосфат кальция, особенно в кристаллической форме, известной как гидроксилапатит. При лабораторных работах в определенной мере применяется также алюминий, особенно в форме у-алюмогеля.

• 4.2. Фракционирование посредством ионного обмена.

Раздробленные вещества с ионообменными свойствами представляют собой наиболее важные твердофазные продукты для фракционирования ферментов. Широкое индустриальное применение нашли материалы, у которых ионообменные группы присоединены к гидрофобным остовам - сополимер дивинилстирола. Широко используются в лабораториях ионообменники на основе целлюлозных и декстрановых остовов.

• 4.3 Сорбция-десорбция

Препаративная хроматография па границе фаз твердое вещество - жидкость представляет собой самую медленную операцию в общей технологической схеме выделения ферментов.

5. Электрофорез и центрифугирование

• 5.1 Электрофорез

Процесс разделения ферментов на основе дифференциальной их миграции в электрическом поле. Электрофорез может играть определенную роль только в процессах крупномасштабного выделения некоторых ферментов, особенно при сепарации ферментационных мультисубъединиц, которые подвержены разрушению в присутствии твердой фазы и требуются при хроматографии.

• 5.2 Зональное ультрацентрифугирование

Метод высокоразделяющей сепарации частиц, находящихся в растворе, он не связан с наличием в жидкости твердой фазы.

6. Отделочные операции

К отделочным операциям относятся: стерилизация продукта, уменьшение его размеров в товарном виде, таблетирование и составление рецептур, а также обессоливание ферментов, их концентрирование, высушивание, хранение на складе и контроль чистоты.

• 6.1 Обессоливание

Процессы удаления любых низкомолекулярных  соединений из ферментных препаратов с помощью операций, которые не учитывают различий между ионами и незаряженными низкомолекулярными соединениями. Промежуточная стадия в технологическом процессе выделения химически чистых ферментов, она предшествует очистке ферментов с помощью ионообменной абсорбции. При удалении из ферментных препаратов всех низкомолекулярных соединений важную роль играют два мембранных метода - диализ и ультрафильтрация. Обычно ультрафильтрация будет позволять удалять низкомолекулярные соединения по существу с той же скоростью, как и воду. «Диафильтрация» обычно осуществляется при разбавлении на первой стадии препарата до необходимого уровня с тем, чтобы снизить до минимума концентрационную поляризацию.

• 6.2 Концентрирование

Концентрирование - одна из основных стадий технологического процесса выделения внеклеточных ферментов. При выделении внутриклеточных ферментов часто оказывается необходимым сконцентрировать жидкость во время промежуточной стадии очистки, поскольку высокая разделяющая способность соответствующих методов может приводить к избыточному разведению продукта. При низких уровнях содержания белка последний имеет выраженную тенденцию к покрытию рабочей поверхности плотным слоем.

• 6.3 Сушка

Наиболее устойчивые ферменты могут быть высушены в распылительных сушилках или тепловым способом под вакуумом; менее стойкие требуют сушки в замороженном состоянии (сублимационная сушка). Для сушки ферментных препаратов сублимацией весьма важно обеспечить максимально полное удаление влаги из обрабатываемого материала.

 

       Проведение стадий  выделения ферментов обусловлено  рядом технических сложностей, связанных с нестабильностью ферментов, потерей активности под влиянием незначительных изменений внешних условий.

Поэтому про выборе технологии выделения  ферментов ищут решения, позволяющие проводить процессы выделения ферментов в непрерывном режиме, с высокой скоростью, в «мягких» условиях и добиваться максимального обезвоживания образующихся осадков. Для уменьшения потерь продуктов применяют различные стабилизаторы ферментов, проводят процессы при оптимальном значении рН растворов, стараются обеспечить максимально возможную механизацию и автоматизацию всех процессов.

 

 

2. Аминокислотный состав белков, пептиды.

Вопрос №7. Найдите способ определения содержания аминокислот триптофана и цистеина в составе белков. Напишите соответствующие уравнения реакции.

 

• Биуретовая реакция

       В основе ее лежит способность пептидных связей (-CO-NH-) образовывать с сульфатом меди в щелочной среде окрашенные комплексные соединения, интенсивность окраски которых зависит от длины полипептидной цепи. Раствор белка дает сине-фиолетовое окрашивание.

     Описание опыта: К исследуемому раствору необходимо добавить равный объем 10% раствора NaOH и несколько капель 5% CuSO₄, после чего осторожно нагревать реакционную смесь в течение минуты. Если в растворе присутствует белок, то появится бледно-фиолетовое окрашивание.

К исследуемому раствору необходимо добавить равный объем 10% раствора NaOH и несколько капель 5% CuSO₄, после чего осторожно нагревать реакционную смесь в течение минуты. Если в растворе присутствует белок, то появится бледно-фиолетовое окрашивание.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Реакция Адамкевича-Гопкинса-Коля (Шульца - Распайля) на триптофан (реакция на индоловую группу).

        Описание опыта: 1 мл 0,005%-го раствора триптофана смешивают с равным объемом глиоксиловой кислоты НС(О)СООН и к смеси прибавляют 10 капель 0,04 М раствора сульфата меди(II). Затем небольшими порциями (по несколько капель) добавляют 2–3 мл концентрированной серной кислоты, охлаждая пробирку после приливания очередной порции кислоты током холодной воды (или в ванночке со льдом). Полученную смесь оставляют на 10 мин при комнатной температуре, после чего ставят на 5 мин в кипящую водяную баню. Наблюдается образование сине-фиолетового окрашивания.