Контрольная работа по "Биохимии"

        В этой реакции из глиоксиловой кислоты под действием концентрированной серной кислоты сначала получается формальдегид:

который затем конденсируется с триптофаном:

 

Продукт конденсации окисляется до бис-2-триптофанилкарбинола, который в присутствии минеральных кислот образует соли, окрашенные в сине-фиолетовый цвет: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Реакция Фоля на серосодержащие аминокислоты: на цистеин

В молекулах цистеина и  цистина сера связана относительно слабо и легко отщепляется при щелочном гидролизе в виде сероводорода, который реагирует со щелочью, образуя сульфиды натрия или калия. Последние взаимодействуют с уксуснокисльм свинцом с образованием осадка сернистого свинца черного или буро-черного цвета.

 

• Нитропруссидная реакция на цистеин.

       Сульфгидрильная (тиоловая) группа цистеина реагирует с нитропруссидом натрия в щелочной среде, образуя комплексное соединение, окрашенное в красный цвет.

      Описание опыта: Для определения цистеина к исследуемому раствору прибавляют равный объем раствора нитропруссида натрия, смесь подщелачивают и наблюдают появление красной окраски:

 

 

3. Структура белковой молекулы.

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

 

       Альбумин относится к группе транспортных белков. По Шюценбергеру формула альбумина C 60H100N16O20.

       Сывороточный альбумин человека представляет собой глобулярный белок (66,4 кДа, изоэлектрическая точка pI 4,7). Молекула альбумина человека состоит из одной аминокислотной цепочки из 585 остатков. При физиологическом значении pH около 50 – 67 % аминокислотных остатков альбумина человека уложены в a-спирали, оставшаяся доля вторичной структуры приходится на хаотическую укладку, а доля b-складчатых структур совсем незначительна и менее 1 – 2 %. Третичная структура сывороточного альбумина человека состоит из 3 практически одинаковых доменов. Центральная область каждого домена образована гидрофобными остатками, а внешняя зона каждого домена – из гидрофильных остатков. Вероятно, домен является «эволюционным предком» альбуминов всех млекопитающих. На сегодняшний день существует модель третичной структуры альбумина человека в виде «сердца», субдомены в этой модели расположены под углом друг к другу, и домены соединены большими спирализованными участками.

       Бычий сывороточный альбумин – глобулярный белок семейства альбуминов, выполняющий в плазме крови транспортные функции, его изоэлектрическая точка pI 4,9, молекулярная масса 64 кДа. Первичная структура бычьего альбумина состоит из 582 аминокислотных остатков. Вторичная структура бычьего альбумина в зависимости от pH состоит из 50 – 68 % a-спира- лей, 3 % b-складчатых слоев и 29 – 47 % участков хаотической укладки. Третичная структура определяется тремя доменами.

      Сывороточный альбумин человека содержит один остаток триптофана Trp 214, а бычий сывороточный альбумин содержит два остатка триптофана – Trp 135 и Trp 214.

 

    Токсины относятся к токсическим белкам.

    Токсины обычно - это смеси нескольких полипептидов близкой структуры. Нейротоксины низших морских червей представлены 4-мя полипептидами со средней молекулярной массой равной 6000. Нейротоксины скорпиона являются смесью нескольких полипептидов с молекулярной массой от 4000 до 7000 и количеством аминокислотных остатков от 33 до 67. Нейротоксины яда змей представлены также смесью полипептидов: основными в яде кобры среднеазиатской являются нейротоксин-1 (M~8000) и нейротоксин-2 (М~7000), содержащие соответственно 73 и 61 аминокислотных остатка.

Для всех вышеописанных полипептидных  нейротоксинов является наличие в их молекулярных структурах 8 цистеиновых аминокислот, что соответствует 4 дисульфидным мостикам:

      

       Мелиттин – основной компонент яда пчелы медоносной (50%) состоит из 26 аминокислотных остатков. Его молекула не содержит цистеин.

       MCD – пептид (22 аминокислоты) и апамин (18 аминокислот) – молекулы этих полипептидов содержат по 4 цистеиновых остатка, т.е. по 2 дисульфидных мостика:

  

 

 

 

4. 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.

 

Виды РНК	м-РНК	т-РНК	р-РНК	мя-РНК
Молярная масса	От 300 тыс. до 2млн. Да	24000-31000Да.	1 млн.  и более Да	Небольшая
Минорные основания		Свыше 50. Представлены в форме нуклеозидов.
Углеводы	Рибоза	Рибоза	Рибоза	Рибоза
Структура	75-3000 нуклеотидов. Одноцепочечная. В линейной молекуле формируется несколько 2-хспи раль ных шпилек, на концах которых располагаются «сайты» инициации и терминации трансляции.	70-93 нуклеотидов Вторичная струк- тура тРНК форми- руется за счет обра зования максималь ного числа водо- родных связей между внутримоле кулярными комп- лементарными парами азотистых оснований. В ре- зультате образуют ся биспиральные ветви, заканчиваю щихся петлями из неспаренных нук- леотидов.Простран ственное изображе ние вторичных структур всех тРНК имеет форму клеверного листа.	3-5 тыс. нуклеоти дов. Рибосомы состоят из 2-х субъединиц: боль шой и малой. 3 группы: 70S рибосомы прока риот, состоящие из малой 30S и большой 50S субъединиц; 80S рибосомы эукари от, состоящие из 40S малой и 60S большой субъеди ниц; и рибосомы митохондрий  и хлоропластов, которые в общем относят к классу 70S.	90 - 300 нуклеотидов.Ко роткие цепочки
Место локализации	Ядро, цитоплазма клетки	цитоплазма, митохондрии клеток	Рибосомы, ядрышки клетки	цитоплазма,яд- ро, ядры шко,ми-тохонд-рии
Функции	Несет информа- цию об аминокис лотной последова тельности (т.е. о первичной струк туре) синтезируе мого белка.	доставка аминокис лот к рибосомам, взаимодействие с мРНК и рибосома ми в процессе биосинтеза белка	Является матри- цей для синтеза белковых молекул	Участие в сплай синге

 

 

 

5. Ферменты 

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

 

Молочная кислота + НАД (окисленный кофермент) Пировиноградная кислота + НАД·Н (восстановленный кофермент)

 

 

 

6. Обмен нуклеиновых кислот.

Вопрос №13. Напишите уравнения реакций, соответствующие  схемам:

А) УМФ -> ЦМФ -> ЦДФ -> ЦТФ, Б) УМФ -> dУМФ -> dТМФ -> dТДФ.

Укажите ферменты, катализирующие эти реакции.

 

А) УМФ -> ЦМФ -> ЦДФ -> ЦТФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б) УМФ -> dУМФ -> dТМФ -> dТДФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Обмен белков.

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

 

     Реакции переаминирования- перенос аминогруппы с α-аминокислоты на α-кетокислоту:

      Ферменты, катализирующие реакции переаминирования называются аминотрансферазы. Коферментом аминотрансфераз служит пиридоксальфосфат – производное пиридоксина (витамина В₆ ). Пиридоксальфосфат в ходе реакции трансаминирования образует пиридоксаминфосфат (рис.     )

Рис.         Пиридоксин и его коферментные формы.

        На первой стадии к пиридоксальфосфату в активном центре фермента с помощью альдиминной связи присоединяется аминогруппа от первого субстрата - аминокислоты. Образуются комплекс фермент-пиридоксаминфосфат и кетокислота - первый продукт реакции. Этот процесс включает промежуточное образование 2 шиффовых оснований.

       На второй стадии комплекс фермент-пиридоксаминфосфат соединяется с кетокислотой (вторым субстратом) и снова через промежуточное образование 2 шиффовых оснований передаёт аминогруппу на кетокислоту. В результате фермент возвращается в свою нативную форму, и образуется новая аминокислота - второй продукт реакции. Если альдегидная группа пиридоксальфосфата не занята аминогруппой субстрата, то она образует шиффово основание (альдимин) с ε-аминогруппой радикала лизина в активном центре фермента:

 

      ГЛИОКСИЛАТНЫЙ ЦИКЛ, циклический ферментативный процесс, в котором происходит превращение уксусной кислоты в виде ацетилкофермента А (СН₃С(О) ~ SKoA) в ди- и трикарбоновые кислоты, а промежуточные продуктом является глиоксиловая кислота.

     Образующаяся в них в результате реакции I глиоксиловая кислота вовлекается снова в цикл, а второй продукт этой реакции (янтарная кислота) не может быть использован глиоксисомами и передается в митохондрии, где происходит его окислениедо щавелевоуксусной кислоты. Реакции глиоксилатного цикла лежат в основе превращения запасногожира в углеводы. В результате окисления жирных кислот (реакции II, III) образуется ацетилкофермент А, необходимый для функционирования глиоксилатного цикла.

Глиоксилатный цикл рассматривают как видоизмененный ЦТК. Последний отличается от глиоксилатного цикла отсутствием реакций I и IV, которые в глиоксилатном цикле катализируются соответствующими ферментами изоцитратлиазой и малатсинтазой; у высших растений эти ферменты одновременно присутствуют только в тех тканях, где функционирует глиоксилатный цикл. Остальные реакции глиоксилатного цикла катализируются теми же ферментами, что и соответствующие реакции ЦТК.

Рис.   Глиоксилатный цикл.  

      Пиридоксальфосфат является обязательным компонентом активного центра трансаминаз и многих других ферментов, для которых субстратами служат аминокислоты. Во всех пиридоксальфосфат зависимых реакциях аминокислот начальной стадией является образование связанного с ферментом интермедиата - шиффова основания.Интермедиат стабилизируется путем взаимодействия с катионной областью активного центра; далее он перестраивается с освобождением кетокислоты и образованием связанного с ферментом пиридоксаминфосфата. Связанная аминоформа кофермента может затем взаимодействовать с кетокислотой, образуя аналогичное шиффово основание . Таким образом, в процессе переаминирования кофермент выполняет роль переносчика аминогруппы. Поскольку константа равновесия для большинства реакций переаминирования близка к единице, переаминирование является легко обратимым процессом. Это позволяет трансаминазам функционировать и в процессах катаболизма, и в процессах биосинтеза аминокислот.

8. Углеводы и их обмен.

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

 

Гликолиз и  гликогенолиз.

 

     Гликолиз (характерен для крахмала) - последовательность ферментативных реакций, приводящих к превращению глюкозы в пируват с одновременным образованием АТФ.

 

     Анаэробный гликолиз – сложный ферментативный процесс распада глюкозы, протекающий в тканях человека и животных без потребления кислорода. Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота.

 

     Гликогенолиз (характерен для гликогена) - биохимическая реакция, протекающая главным образом в печени и мышцах, во время которой гликоген расщепляется до глюкозы и глюкозо-6-фосфата.

 

 

Гликолиз и дыхание.

        Суммарное уравнение гликолиза:

 

       Обобщенное уравнение фотосинтеза:

6СО₂ +6Н₂О = С₆Н₁₂O₆ +60₂

       Принципиальная схема клеточного дыхания:

 

 

 

 

9. Характеристика липидов и их обмен.

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

 

     Ацетил-СоА является исходным соединением для синтеза изопреноидов и, следовательно, стероидов. Биосинтез стеринового скелета подразделяется на три части.

 

1.Биосинтез мевалоновой кислоты:

        Две молекулы активированной уксусной кислоты объединяются в ацетоацетил-СоА. Разветвление цепи происходит при конденсации со следующей молекулой ацетил-СоА. Полученная β-окси-β-метилглутаровая кислота в условиях восстановления отщепляет HS-CoA, в результате чего карбонильная группа превращается в спиртовую с одновременным окислением двух молекул НАДФ. Так образуется мевалоновая кислота, являющаяся ключевым

соединением для синтеза  изопреноидов.

 

2. Образование активного изопрена и его последовательная конденсация в сквален (С30)

      Последовательное фосфорилирование мевалоновой кислоты аденозинтрифосфатом приводит к образованию ≪активного изопрена≫, изопентенилпирофосфата (5С). При конденсации изопентенилпирофосфата с 3,3-диметилаллилпирофосфатом образуются геранилпирофосфат (10С) и фарнезилпирофосфат (15С), две молекулы которого образуют сквален путем восстановительной конденсации в присутствии НАДФ. Эта стадия биосинтеза протекает в растворе цитоплазмы в отсутствие кислорода.

 

3. Превращение  сквалена в холестерин

       На стадии окисления происходит циклизация и образуются ланостерин и холестерин. При этом происходит насыщение двойных связей и окислительное отщепление метильных групп при С4 и С14 в виде СО2.

       Циклизация сквалена в структуру, напоминающую стероидную, так же, как и последующие реакции, протекает на поверхности эндоплазматического ретикулума. Эти реакции катализируются соответствующими ферментами, которые непосредственно определяют пространственное строение молекулы сквалена и его конфигурацию.

 

 

10. Биологическое окисление.