К практикуму по биологической химии

Скачать 3.04 Mb.

Название	К практикуму по биологической химии
страница	3/35
Тип	Учебно-методическое пособие

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Учебно-методическое пособие

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 35

Самостоятельная работа (60 минут)

Инструкция к практическому занятию

Работа 1. Высаливание белков

Высаливание — обратимая реакция осаждения белков из раствора с помощью больших концентраций нейтральных солей: NaCl, (NH₄)₂SO₄, MgSO₄.

При высаливании происходят дегидратация молекул белка и устранение заряда. На процесс высаливания влияет ряд факторов: гидрофильность белка, его относительная молекулярная масса, заряд, в связи с чем для высаливания различных белков требуется разная концентрация одних и тех же солей. Альбумины осаждаются в насыщенном р-ре (NH₄)₂SO_4, а глобулины — в полунасыщенном р-ре (NH₄)₂SO₄ , так как у глобулинов большая молекулярная масса, чем у альбуминов.

Высаливание белков — обратимая реакция, так как осадок белка может вновь растворяться после уменьшения концентрации солей путем диализа или разведения водой. Хлорид натрия осаждает белки слабее, чем сульфат аммония, вследствие меньшей дегидратирующей способности, которая характеризуется положением ионов в ряду Гофмейстера:
SO₄ > Cl^- > Br^- > NO₃^- > I^- > CNS^-

Ca²⁺ > Li⁺ > Na⁺ > K⁺ > Rb⁺ > Cs⁺.
Разделение альбуминов и глобулинов яичного белка

20 капель яичного белка + 20 капель насыщенного р-ра (NH₄)₂SO₄  перемешивают.

Выпадает осадок яичного глобулина. Через 5 мин. осадок отфильтровывают. В фильтрате остается другой белок — яичный альбумин. К фильтрату добавляют измельченный порошок сульфата аммония до полного насыщения, т. е. пока новая порция порошка остается нерастворенной. Выпавший осадок альбумина отфильтровывают. С фильтратом проводят биуретовую реакцию: к фильтрату добавляют 2 капли 1 % р-ра CuSO₄ + 5 капель 10 % р-ра NaOH. Отрицательная биуретовая реакция (голубое окрашивание) указывает на отсутствие белка в исследуемом растворе.

Вывод:

Работа 2. Осаждение белков

Денатурация белка (необратимое осаждение) сводится к нарушению пространственной структуры белка и потере им биологических свойств. При необратимых реакциях осаждения белки претерпевают глубокие изменения и не могут быть растворимы в первоначальном растворителе. К необратимым реакциям относятся: осаждение белка солями тяжелых металлов, минеральными и органическими кислотами, алкалоидными реактивами и осаждение при кипячении.

Осаждение белков солями тяжелых металлов

Осаждение белков солями тяжелых металлов, в отличие от высаливания, происходит при небольших концентрациях солей. Белки при взаимодействии с солями тяжелых металлов (свинца, меди, серебра, ртути и др.) адсорбируют их, образуя солеобразные и комплексные соединения, растворимые в избытке этих солей (за исключением солей нитрата серебра и хлорида ртути), но нерастворимые в воде. Растворение осадка в избытке солей называется адсорбционной пептизацией. Это происходит вследствие возникновения одноименного положительного заряда на частицах белка.

Ход работы

Реактивы	1-я пробирка	2-я пробирка
Раствор яичного белка	5 капель	5 капель
1% р-р сульфата меди	1–2 капли	–
5% р-р нитрата серебра	–	1–2 капли
Отметить образование осадка
1% р-р сульфата меди (избыток)	5–10 капель	–
5% р-р нитрата серебра (избыток)	–	5–10 капель
Отметить растворение осадка

Вывод:

Способность белка прочно связывать ионы тяжелого металла в виде нерастворимых осадков в воде используется как противоядие при отравлениях солями ртути, меди, свинца и т. д. Сразу после отравления, пока соли еще не успели всосаться и находятся в желудке, пострадавшему дают выпить молоко или белок куриного яйца, а затем вызывают рвоту, чтобы удалить яд из организма.

Осаждение белков концентрированными минеральными кислотами

Концентрированные минеральные кислоты вызывают денатурацию белка и образуют комплексные соли белка с кислотами. Ортофосфорная кислота осадка не дает. В избытке всех минеральных кислот, за исключением азотной, выпавший осадок белка растворяется.

Ход работы

Реактивы	1-я пробирка	2-я пробирка
HNO₃ (конц.)	10 капель	–
H₂SO₄ (конц.)	–	10 капель
Осторожно, по стенке пробирки, добавляют белок	10 капель	10 капель
Отметить появление осадка на границе раздела фаз
Избыток HNO₃ (конц.)	10 капель	–
Избыток H₂SO₄ (конц.)	–	10 капель
Отметить растворение осадка

Вывод:
Подпись преподавателя:

Тема 4. Методы разделения, выделения и очистки белков. Сложные белки

Актуальность темы

Особенности строения и функционирования организма зависят от набора белков, которые в нем синтезируются. Белки выполняют в организме самые многообразные функции, которые всегда определяются их структурой. Для изучения строения и свойств белков их необходимо выделить из клетки и очистить от других белков и неорганических примесей.

Цель занятия

Закрепить знания о физико-химических свойствах белков для того, чтобы понять методы разделения и очистки белков, а также принципы функционирования белков в организме. Освоить метод гель-фильтрации.

Требования к исходному уровню знаний

Для полного усвоения темы необходимо повторить из:

общей химии:

физико-химические свойства дисперсных систем;
основы хроматографии и электрофореза.

Для проверки исходного уровня знаний выполните следующие задания:

Задание 1. Укажите электрокинетические явления в коллоидных растворах:

А. Электрофорез. Б. Электроосмос.

В. Потенциал протекания. Г. Потенциал седиментации.

Задание 2. Электрофорез коллоидных растворов и растворов белков применим для:

А. Очистки воды. Б. Определения заряда эритроцитов.

В. Очистки лекарственных препаратов. Г. Разделения белков.

Задание 3. Скорость электрофореза растворов белков зависит от:

А. Величины заряда макроиона белка. Б. Формы макроиона белка.

В. Вязкости раствора. Г. рН раствора.

Задание 4. Все хроматографические методы основаны на:

А. Различии в размерах молекул разделяемых веществ.

Б. Различии в скоростях передвижения отдельных компонентов смеси в подвижной фазе.

В. Различии в степени распределения веществ между подвижной и стационарной
фазами.

Г. Многократном повторении актов сорбции и десорбции разделяемых веществ.

Задание 5. Количественно степень распределения разделяемых веществ между стационарной и подвижной фазами (коэффициент распределения) выражается:

А. Концентрацией вещества в подвижной фазе.

Б. Соотношением концентраций вещества в стационарной и подвижной фазах.

В. Соотношением скоростей перемещения различных компонентов смеси.

Г. Концентрацией вещества в неподвижной фазе.

Задание 6. В какой последовательности выйдут при вымывании их растворителем из колонки, заполненной активированным углем, следующие пигменты, если степень их полярности возрастает в ряду: каротин < ксантофиллы < -хлорофилл < -хлорофилл?

А. Ксантофиллы, каротин, -хлорофилл, -хлорофилл.

Б. Каротин, ксантофиллы, -хлорофилл, -хлорофилл.

В. -хлорофилл, -хлорофилл, ксантофиллы, каротин.

Г. Каротин, ксантофиллы, -хлорофилл, -хлорофилл.

Правильность решений задач проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.

Вопросы для обсуждения

Методы разделения белков:

высаливание;
хроматография (адсорбционная, распределительная, ионообменная, аффинная, гель-хроматография);
электрофорез (на бумаге, в полиакриламидном геле с использованием DDS-Nа, изоэлектрофокусирование, иммуноэлектрофорез);
ультрацентрифугирование.

Методы очистки белков от низкомолекулярных примесей (диализ, гель-хромато-графия, кристаллизация, ультрафильтрация).
Вестерн-блот (назначение, этапы, молекулярные зонды).
Строение и функции сложных белков.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990.– С. 2028,
37–42, 6576.
Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. – С. 20–52.
Конспект лекций.

Дополнительная

Ленинджер А. Основы биохимии. – М.: Мир, 1985.
Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. – М.: Мир, 1993.

Задания для самостоятельной работы

Задание 1

1.1. Вспомнить, что заряд белка или пептида зависит от суммы зарядов аминокислот, которые входят в его состав.

1.2. Усвоить, что заряд белка зависит от рН раствора, в котором находится данный белок или пептид.

1.3. Решить задачу. Определите суммарный заряд пептида при рН = 7,0: глу-арг-гис-вал-асп-тре. Как изменится суммарный заряд этого пептида: а) в кислой среде; б) в щелочной среде?

1.4. Повторить понятия «изоэлектрическая точка» и «изоэлектрическое состояние» белка.

1.4.1. Сравните направление движения в электрическом поле двух пептидов при рН=7,0 (к катоду или к аноду):

а) сер-цис-глу-тир-асп; б) вал-арг-мет-фен-тир.

Задание 2. Знать физико-химические свойства, лежащие в основе методов разделения и очистки белков. Уметь объяснять принцип каждого метода.

2.1. Решить задачи.

2.1.1. Хроматографию применяют для:

А. Разделения веществ. Б. Очистки веществ.

В. Идентификации веществ. Г. Концентрирования веществ.

2.1.2. Метод ионообменной хроматографии основан на:

А. Различии в размерах молекул разделяемых веществ.

Б. Избирательном взаимодействии молекул разных веществ со специфическим лигандом.

В. Ионообменной адсорбции.

2.1.3. Какие из приведенных методов позволяют разделить смесь белков по молекулярной массе?

А. Адсорбционная хроматография.

Б. Электрофорез в полиакриламидном геле.

В. Ультрацентрифугирование.

Г. Гель-фильтрация. Д. Ионообменная хроматография.

2.1.4. Подберите к пронумерованному методу разделения и очистки белков их соответствующие свойства, на которых основан данный метод.

А. Различия по величине заряда.

Б. Различия по молекулярной массе.

В. Различия по величине заряда и молекулярной массе.

Г. Различия по другим свойствам.

1. Гель-фильтрация.

2. Электрофорез в полиакриламидном геле.

3. Аффинная хроматография.

4. Ионообменная хроматография.

Задание 3. Ознакомьтесь с современными методами идентификации белков (блот-анализ).

3.1. Ответьте на тестовый вопрос. В качестве зонда при проведении блот-анализа (вестерн-блот) используют:

А. Меченые антитела к искомому белку. Б. Пероксидазу хрена.

В. Казеин молока. Г. Альбумины.

Задание 4. Уметь объяснить, с какой целью используется метод «отпечатки пальцев» (выберите верный ответ):

А. Выделения индивидуальных белков.

Б. Анализа гомологичных белков.

В. Очистки белков от низкомолекулярных примесей.

Задание 5. Вспомните, что белки, кроме аминокислот, могут содержать в своем составе другие соединения (углеводы, липиды, ионы металлов и т. д.). Небелковая часть является простетической группой. Такие белки называют сложными.

5.1. Выучите классификацию сложных белков. Назовите сложные белки, у которых связь между белком и простетической группой ковалентная.

А. Гемоглобин. Б. Цитохром Р-450. В. Ихтулин.

Г. Интерферон. Д. Тиреотропный гормон.
Правильность решений проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
Проверьте ваши знания (самоконтроль усвоения темы)

Задание 1. Подберите к пронумерованному методу разделения и очистки белков соответствующие принципы, на которых основан данный метод.

А. Ультрацентрифугирование.

Б. Гель-фильтрация.

В. Электрофорез в полиакриламидном геле.

Г. Ионообменная хроматография.

Д. Аффинная хроматография.

1. Метод основан на различной сорбционной способности веществ.

2. Метод основан на различиях в молекулярной массе белков.

3. Метод основан на комплементарном присоединении белка к иммобилизованному лиганду.

4. В основе метода лежит использование различий в молекулярной массе и заряде белков.

Задание 2. Назовите известные Вам методы, с помощью которых можно разделить смесь белков, приведенных в таблице. Укажите, различия каких физико-химических свойств белков лежат в основе каждого метода разделения.

Название белка	Молекулярная масса, Д	ИЭТ
Церулоплазмин -Глобулин -Лактальбумин	151 000 150 000 37 000	4,4 6,3 5,2

Задание 3. В какой последовательности выйдут из колонки, заполненной сефадексом G-200, следующие белки: пепсин (М=36 000), миоглобин (М=17 000), каталаза (М=250 000) при вымывании их растворителем:

А. Каталаза, пепсин, миоглобин. Б. Пепсин, миоглобин, каталаза.

В. Миоглобин, каталаза, пепсин. Г. Миоглобин, пепсин, каталаза.

Задание 4. В 1987 году были установлены критерии для интерпретации серологического теста при проведении Вестерн-блота на СПИД. Эти критерии следующие:

Нет полос	Отрицательная проба
Наличие полос, соответствующих p 31 или p 24 и полос, соответствующих gp 160 или gp 120	Положительная проба
Полосы присутствуют, но не соответствуют критериям положительной пробы	Сомнительная проба

gp 160 — предшественник белка вирусной оболочки;

gp 120 — белок вирусной оболочки;

p 24 — белок вирусного ядра;

p 31 — обратная транскриптаза.
На рисунке (см. ниже) даны результаты блот-анализа для диагностики СПИДа, проанализируйте полученную картину и ответьте на вопросы:

Вопрос 1. Что выявляет этот тест?

А. Только антитело к вирусу СПИД.

Б. Только антиген вируса СПИД.

В. Присутствие свободного циркулирующего вируса у пациента.

Г. Присутствие вируса только в инфицированных лимфоцитах.

Вопрос 2. Вторичные антитела связывают:

А. Белки вируса СПИД.

Б. Только антивирусные первичные антитела человека.

В. Первичное антитело.

Г. Ферментативный конъюгат.

Вопрос 3. Кто из обследуемых людей является иммунодефицит-положительным по результатам Вестерн-блота?

А. Пациент А. Б. Пациенты В и С. В. Пациент С.

Г. Пациент В — неопределенный, а пациент С — положительный.

	1	2	А	В	С	Интерпретация полос 1 — вирус + сыворотка (положительный контроль) 2 — вирус  сыворотка (отрицательный контроль) А — пациент А В — пациент В С — пациент С
Gp 160				
Gp 120					
P 55				
Gp 41				
P 31				
P 24					

Эталоны ответов к решению заданий

Для самопроверки и самоконтроля исходного уровня знаний:

1  А, Б; 2, 3  все правильные; 4  Б, В, Г; 5  А, Б; 6  В.

Для самостоятельной работы:

1.3  «0» а) «+ +», б) « »; 1.4.1 – 1) к аноду; 2) к катоду; 2.1.1  А, Б, В, Г; 2.1.2  В; 2.1.3  Б, В, Г; 2.1.4  (1 – Б, 2 – В, 3 – Г, 4 – А); 3.1  А; 4  Б; 5.1  В, Г, Д.

Самостоятельная работа (70 минут)

Инструкция к практическому занятию

Колоночная гель-фильтрация

Для гель-фильтрации используют так называемые молекулярные сита — инертные гидратированные полисахаридные молекулы. Их получают из бактериальных полисахаридов (сефадексы), агара или полимеризованных акриламидных гелей (акрилекс). При набухании в растворе гранул геля образуются поры, через которые могут проходить молекулы разных размеров (в зависимости от величины пор). Молекулы, которые хорошо проникают внутрь гранул, проходят через хроматографическую колонку медленнее, чем более крупные молекулы. Эффективность разделения смеси веществ определяют по составу вытекающего из колонки раствора (элюата).

Ход работы

Колонку для гель-фильтрации закрыть резинкой-заглушкой, поставить в пробирку. Содержимое стаканчика с сефадексом перемешать и влить в колонку. Дать отстояться, снять заглушку. Жидкость при этом свободно вытекает из колонки.
Из бюретки в пробирку отмерить 1 мл белка (высокомолекулярное соединение) и добавить 1–2 капли рибофлавина (низкомолекулярное соединение).
В 12 чистых пробирок отмерить по 1 мл биуретового реактива. Колонку поместить в первую пробирку с биуретовым реактивом, удалить слой жидкости над сефадексом и внести в колонку 0,5 мл разделяемого образца (смесь белок + рибофлавин).

После погружения нанесенного раствора в сефадекс колонку переставить в другую пробирку с биуретовым реактивом, заполнить расширенную часть колонки водой и, отсчитав 5–7 капель вытекающей из колонки жидкости, переставить колонку в следующую пробирку. Повторять до выхода белков из колонки (положительная биуретовая реакция).

По окончании работы (появление желто-зеленого окрашивания в пробирке с биуретовым реактивом, которое обусловлено вытеканием рибофлавина) содержимое колонки выдувают в стаканчик и ополаскивают колонку водой.
Результаты опыта оформите в виде таблицы.

№ пробирки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Цвет раствора
Вывод (что присутствует в растворе)

Выводы:
Подпись преподавателя:

Тема 5. ФЕРМЕНТЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ, СТРОЕНИЕ, Свойства

Актуальность темы

Ферменты — это биологические катализаторы белковой природы, которые контролируют практически все химические процессы, протекающие в живых организмах.

В отличие от небелковых катализаторов каждый фермент способен катализировать лишь очень небольшое число реакций, часто только одну.

Знание энзимологии имеет большое значение для подготовки и практической деятельности врача. Многие болезни (врожденные нарушения метаболизма) определяются генетически обусловленными нарушениями в синтезе ферментов. При повреждении клеток (вызванном, например, недостатком кровообращения или воспалением) некоторые ферменты попадают в плазму крови. Измерение активности таких ферментов обычно используется для диагностики многих распространенных заболеваний. Диагностическая энзимология — область медицины, использующая ферменты для диагностики и контроля за результатами лечения. Ферменты применяются и в терапии.

Цель занятия

Научиться применять знания о свойствах ферментов и ферментном составе органов при последующем изучении метаболизма органов и систем, а также для решения вопросов диагностики, профилактики и лечения болезней, связанных с нарушением функционирования ферментов.

Требования к исходному уровню знаний

Для полного усвоения темы необходимо повторить из:

общей химии:

общие закономерности и механизмы протекания химических реакций;
основные положения теории катализа;

биоорганической химии:

классификация органических реакций по направлению и результатам реакции;
свойства и строение белков;
строение коферментов, биологическая роль;
качественные реакции на крахмал и глюкозу, используемые для оценки степени гидролиза крахмала.

Для проверки исходного уровня знаний выполните следующие задания:

Задание 1. Катализаторы увеличивают скорость реакции, так как:

А. Изменяют свободную энергию реакции.

Б. Уменьшают скорость обратной реакции.

В. Изменяют состояние равновесия реакции.

Г. Уменьшают энергию активации.

Д. Избирательно увеличивают скорость прямой реакции, но не увеличивают скорость обратной реакции.

Задание 2. Подобрать соответствующие пары вопрос – ответ:

А. Водородные связи.

Б. Ионные связи.

В. Гидрофобные связи.

Г. Пептидные связи.

Д. Дисульфидные связи.

1. Участвуют в образовании вторичной структуры.

2. Участвуют в формировании первичной структуры.

3. С этих связей начинает формироваться третичная структура.

4. Наиболее редко встречающаяся связь в третичной структуре.

Задание 3. Назовите коферменты, структура которых изображена схематически ниже:

3.1. Изоаллоксазин–рибитол–фосфорный остаток–фосфорный остаток–рибоза–аденин.

3.2. Никотинамид–рибоза–фосфорный остаток–фосфорный остаток–рибоза–аденин.

Задание 4. Вам даны 4 пробирки с неизвестными растворами. Проделав реакцию с реактивом Люголя, получили следующие окраски: 1) синяя; 2) бурая; 3) желтая; 4) фиолетовая.

4.1. В какой пробирке произошел полный гидролиз крахмала?

А. В первой пробирке. Б. Во второй пробирке.

В. В третьей пробирке. Г. В четвертой пробирке.

4.2. Какое вещество образовалось при кратковременном гидролизе крахмала?

А. Глюкоза. Б. Декстрины. В. Сахароза.
Правильность решений проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
Вопросы для обсуждения

Особенности ферментов как белковых катализаторов.
Современная классификация ферментов, общая характеристика классов. Класс оксидоредуктаз, подклассы. Шифр ферментов.
Номенклатура ферментов (систематическое и рабочее названия), правила номенклатуры ферментов каждого класса.
Строение ферментов. Кофакторы ферментов и их роль в катализе.
Кинетика ферментативных реакций. Зависимость скорости ферментативных реакций от концентрации субстрата, рН, температуры (молекулярный механизм, графическая зависимость). Константа Михаэлиса (Кm), использование Кm для прогнозирования протекания биохимических реакций.
Специфичность действия ферментов. Виды специфичности.
Единицы активности ферментов.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990.– С. 92–98,
108–116, 124–129.
Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989.– С. 53–78.
Конспект лекций.

Дополнительная

Ленинджер А. Основы биохимии. – М.: Мир, 1985.– С. 226–241.
Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека.– М.: Мир, 1993.

Задания для самостоятельной работы

Задание 1

1.1. Вспомните особенности катализируемых реакций; обратите внимание на то, что катализаторы:

а) увеличивают скорость химической реакции;

б) в процессе реакции не расходуются;

в) в равной степени катализируют как прямую, так и обратную реакции.

1.2. Запомните, что белковая природа ферментов обусловливает специфичность их действия.

1.3. Подберите соответствующие пары вопрос – ответ:

1. Увеличивают энергию активации.

2. В процессе реакции не расходуются.

3. Неспецифичны.

4. Избирательно ускоряют только одну из реакций равновесного процесса.

А. Небиологические катализаторы.

Б. Ферменты.

В. Обе группы катализаторов.

Г. Ни один из катализаторов.

1.4. Запишите в общем виде реакцию с участием фермента, используя символы:
S-субстрат, Е-фермент, ES-промежуточный комплекс, Р-продукт.

1.5. Умейте объяснить причины изменения скорости ферментативной реакции при изменении температуры и рН среды.

1.6. Решите задачу. Оптимальные условия для действия глутаматдегидрогеназы: t — 37С, рН — 4,5. При повышении температуры инкубационной пробы до 75С и рН инкубационной среды до 8,0 скорость ферментативной реакции снизилась на 50 %. Объясните причину снижения скорости реакции.

Задание 2

2.1. Запомните, чтобы назвать ферменты по написанным реакциям, требуется:

сравнить структуру субстратов и продуктов;
определить тип превращения.

2.2. Знать способ составления систематического наименования ферментов каждого класса.

2.3. Укажите класс и название ферментов, катализирующих следующие реакции:

2

.3.1.

2.3.2. COOH COOH

CH CH₂
CH + H₂O CHOH
COOH COOH

Фумарат Малат

Задание 3

3.1.Напишите схематически структуру коферментов: НАД, НАДФ, ФАД, ФМН.

3.2. Запомните активные группы коферментов, витамины, входящие в их состав. Вы учите тип реакций, в которых участвуют основные коферменты.

3.3. В каких реакциях участвуют следующие коферменты:

1. Биотин. А. Окислительно-восстановительные реакции.

2. ФАД, ФМН. Б. Реакции карбоксилирования.

3. Пиридоксальфосфат. В. Реакции переаминирования аминокислот.

4. НАД, НАДФ.

Задание 4

4.1. Рассчитайте удельную активность ацетилхолинэстеразы, если 5 мг фермента за 30с расщепляют 200 мкмоль ацетилхолина.

4.2. Назовите основные факторы, влияющие на активность ферментов.

Задание 5. Нормальные клетки способны превращать аспарагиновую кислоту в аспарагин. Некоторые лейкозные клетки лишены этой способности. Добавление аспарагиназы (фермента, расщепляющего аспарагин) в кровь больных лейкозом может привести к гибели раковых клеток. Какой вид специфичности проявляет этот фермент?

A. Относительную. Б. Абсолютную. В. Стереоспецифичность.
Правильность решений проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
Проверьте ваши знания (самоконтроль усвоения темы)

Задание 1. В лаборатории выделили фермент лизоцим и определили его активность при различных значениях рН среды. Установили, что ферментативная активность лизоцима максимальна при рН 5,2 и уменьшается как при снижении, так и при повышении этого значения рН. Укажите возможную причину:

А. Изменение конформации молекулы фермента.

Б. Утрата комплементарности активного центра и субстрата.

В. Изменение ионизации функциональных групп фермента.

Г. Гидролиз пептидных связей фермента.

Д. Уменьшение свободной энергии реакции.

Задание 2. Экспериментально доказали, что активный центр фермента лизоцима содержит аминокислотные остатки глутаминовой и аспарагиновой кислот, необходимых для катализа. Какие группы в составе субстрата функционально важны для фермента?

А. Аминогруппы. Б. Кабоксильные группы. В. Тиогруппы.

Г. Алкильные радикалы. Д. Гидроксильные группы.

З
адание 3. Температура 37С, рН 7,5 — оптимальные условия для действия лактатдегидрогеназы (ЛДГ), катализирующей превращение:
1) объясните причины уменьшения активности фермента:

а) при повышении температуры до 60С;

б) при хранении фермента в буферном растворе с рН 5,0;

в) при снижении в клетке отношения НАД / НАДНН⁺;

2) рассчитайте удельную активность фермента, если за 5 с 10 мг ЛДГ вызывает превращение 80 мкмоль пирувата, запишите размерность этой величины;

3) по изменению концентрации каких веществ можно определить активность ЛДГ?

З
адание 4. Опишите схему превращения глутамата, используя алгоритм, составленный из рекомендаций и вопросов:

1) что определяет специфичность пути превращения глутамата, почему реакции метаболизма глутамата не беспорядочны и протекают строго в определенном направлении?

2) дайте полное название ферментов, ускоряющих эти реакции;

3) оцените значение витаминов для протекания реакций, изображенных на этой схеме;

4) объясните, изменится ли скорость этих реакций:

а) при длительном приеме антибиотиков и сульфаниламидов, которые угнетают микрофлору кишечника, участвующую в синтезе пиридоксина;

б) при гиповитаминозе В₁.
Эталоны ответов к решению заданий

Для самопроверки и самоконтроля исходного уровня знаний:

1  Г. 2. 1  А; 2  Г; 3  В; 4  Б;

3.1  ФАД; 3.2  НАД; 4.1.  В; 4.2  Б.

Для самостоятельной работы:

1.3. 1  Г; 2  В; 3  А; 4  Б.

1.6. При повышении температуры до 75С скорость ферментативной реакции снижается, так как вследствие денатурации количество активных молекул фермента уменьшается.

От рН зависят:

ионизация аминокислотных остатков, включенных в катализ;
ионизация субстрата;
конформация фермента и его активного центра.

2.3.1. Лигаза, пируваткарбоксилаза.

2.3.2. Лиаза, фумаратгидратаза.

3.3. 1  Б; 2  А; 3  В; 4  А.

4.1. Международные единицы: 80 мкмоль/мин/мг фермента; стандартные единицы: 1,33 мккатал/мг фермента.

5. Б.