Биохимия сессия. 1. Какие цветовые реакции можно использовать для подтверждения неполного содержания белков

• Название: 1. Какие цветовые реакции можно использовать для подтверждения неполного содержания белков
• Дата: 28.11.2022
• Размер: 122.1 Kb.
• Имя файла: Биохимия сессия.docx
• Тип: Документы; #817911
• страница: 1 из 5

Экзаменационные кейсы базового доклинического исследования
1. Какие цветовые реакции можно использовать для подтверждения неполного содержания белков?

Во-первых, мы можем использовать общие цветные реакции, такие как биуретова реакция и нингидриновая.При помощи этих реакций определим присутствие белка и аминокислот в биологическом материале, так как биуретова реакция в основном на пептидные связи, точнее определяет их количество, нингидриновая на альфа аминокислоту, то есть чем интенсивнее окраска, тем больше аминокислот в том или ином растворе. Однако существуют цветные реакции, которые направлены на выявление определенной аминокислоты. Для определение неполного содержания белков, мы можем использовать, такие реакции как реакция Мульдера, которая позволяет выявить наличие триптофана, фениаланина и тирозина(эти ароматические аминокислоты при взаимодействии с конц. HNO3 дают желтый цвет); реакция Адамкевича- она направлена на выявление триптофана(пурпурное кольцо из-за взаимодействия с альдегидом глиоксиловой кислоты в кислой среде); реакция Шульца-Распаль- также на триптофан- образуется красно-вишневый комплекс.

1) Какие белки называют неполными? Приведите примеры неполных белков.

Неполноценными белками называют те белки, которые в своем составе не содержать хотя бы 1 незаменимой кислоты(валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, лизин, триптофан, треонин, метионин). Главными примерами являются- коллаген, эластин, кератин, миозин.

2) Что такое незаменимые аминокислоты? Назовите незаменимые аминокислоты с ароматическими радикалами.

Незаменимые аминокислоты- аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека и они должны поступать в организм человека с пищей. К ним относят 8 аминокислот- валин, лейцин, изолейцин, метионин, ФЕНИЛАЛАНИН, лизин, триптофан и треонин. Среди них аминоксилотами с ароматическими радикалами являются триптофан, фенилаланин.

3) Особенности аминокислотного состава коллагена, его структуры и перечень типов связей, которые стабилизируют эти структуры.

Коллаген относится к неполноценным белкам. Молекула коллагена в идеале состоит из 3х полипептидных цепей-альфа-цепей, эти полипептидные цепи могут быть все одинаковые, так и разные. В первичной структуре каждая третья аминокислота представлена глицином, затем очень много пролина и аланина, кроме того, присутствует гидроксилин. В коллагене полностью отсутствуют цистеин и триптофан(незаменимая аминокислота), а в малых количествах содержится- метионин(незаменимая аминокислота), тирозин, гистидин. То есть мы можем представить полипептидную цепь в виде ГЛИ-Х-У, гле Х-чаще всего пролин, а У-гидроксипролин либо гидроксилизин. Полипептидные цепи являются спирализованными , которые переливаясь образуют тропоколлаген. Эти цепи удерживаются вокруг друг друга за счет водородныз связей между амино-карбоксильными группами пептидного остова разных полипептидных цепей. За стабильность цепей отвечают пролин и гидроксипролин, так как они препятствуют вращению полипептидного стержня. В месте пересецения всегда находится глицин, так как мы знаем что у него радикал представлен водородом, и это позволяет цепям плотно прилегать к друг другу. Из-за скручивания и наличия удлинённой структуры два других радикала из триады аминокислот Гли-X-Y оказываются на наружной поверхности молекулы тропоколлагена. Комплементарные участки молекул тропоколлагена объединяются друг с другом и формируют коллагеновые фибриллы, при том одна нить коллагена немного сдвинута на ¼ от другой. Между радикалами аминокислот возникают ионные, водородные и гидрофобные связи. В формировании коллагеновых фибрилл учавствуют в основном гидроксипролин и гидроксилизин. Гидроксильные группы гидроксипролина соседних цепей тропоколлагена образуют водородные связи, укрепляющие структуру коллагеновых фибрилл. Радикалы лизина и гидроксилизина необходимы для образования прочных поперечных сшивок между молекулами тропоколлагена, ещё сильнее укрепляющие структуру коллагеновых фибрилл.
2. Какой белок сыворотки быстрее движется к аноду во время электрофореза белков? Объясните, почему это связано.

При проведении электрофореза скорость передвижения образца зависит от его молекулярной массы(чем больше,тем медленнее будет двигаться изучаемый образец к электроду) и размера заряда молекул образца(чем заряд больше,тем сильнее будут молекулы стремиться к противоположному заряженному электроду). Направление будет зависеть от заряда его молекул :если мы произвоим электрофорез в нейтральной среде и молекула белка при диссоциации имеет суммарный заряд 0,молекула останется на линии старта; если в белке преобрадают диамино-монокарбокси АК,то при диссоциации заряд млекулы примет положительное значение и образец будет двигаться к катоду(т.к. он заряжен отрицательно); если белок образован из моноамино-дикарбокси АК,то при диссоциации заряд молекул белка примут отрицательное значение и будут двигаться к аноду(заряжен положительно).
В нашем случае альбумины из всех белков плазмы крови яв-ся самыми маленькими по молекуляр.массе; Его млекулы имеют отрицательный заряд из-за особенностей химического строения(см.вопрос 2) ; Из-за маленького размера молекулы заряд будет плотность заряда будет большой. Данные факторы и обуславливают то,что альбумины при элеткрофорезе будут двигаться быстрее других белков плазмы крови.

1) Перечислите свойства этого протеина, особенно его аминокислотный состав.

Альбумины-простые белки плазмы крови. Как было сказано ранее ,имеют относительно небольшие размеры,при этом благодаря содержанию МАДК АК имеют отрицательный заряд,их ИЭТ лежит в кислой среде(примерно 4,5) и имеют кислые свойства. Все данные особенности позволяют альбумина выполнять их 2 основные функции:

1)из-за высокой плотности заряда они сильно гидратированы и хрошо растворяются,это позволяет им поддерживать онкотическое давление крови

2)они способны адсорбровать и неполярные,и полярные в-ва и транспортировать их(билирубин,лекарства,ионы кальция,гормоны и др)

2) Наличие каких аминокислот определяет его заряд?

В альбумине преобладают глутаминовая и аспарагиновые кислоты (МАДК аминокислоты).Из этого следует,что их ИЭТ лежит в кислой среде и при переходе в ионное состояние в среде пШ ,к-ой больше их ИЭТ они будут иметь отрицательный заряд.

3) Как можно высалить этот белок из сыворотки крови?

Процесс высаливания подразумевает под собой добавление к р-ру белка соль щелоч.или щелоч-земельного металла,к-ый адсорбируется на поверхности молекулы белка блгодаря притягиваю разноименный зарядов,ионы металла “окружат” молукулу белка и она выпдет в осадок,при это не одвергаясь денатурации.Как говорилось ранее молекулы альбумина сильно гидратированы ,поэтому необходимо высокая концентрация водоотнимающего в-ва,т.е. насыщенный р-р соли (можно использовать сульфаты натрия,аммония либо же хлориды щелоч.или щелочно-земельн.металлов (главное условие-соль должна хорошо распадаться на ионы в р-ре)

3. Биологическая жидкость была на 50% насыщена сульфатом аммония, и было выполнено осаждение белка. После отделения белка жидкость стала прозрачной.
1) Какую цветовую реакцию можно использовать для подтверждения полного осаждения белка. Что показывает эта реакция?

Я бы использовала Биуретову реакцию, если произошло полное осаждение белка, то биуретова реакция была бы отрицательна, а мы знаем, что эта реакция на наличие пептидных связей, а именно на способность пептидной группы образовывать слодный комплекс с ионами меди. При высаливании сульфат аммония взаимодействует с зарядами на соо- и NH4+, по этой причине заряд исчезает, и при этом взаимоотталкивание между молекулами уменьшается, гидратная оболочка исчезает и происходит слипание и соответственно осаждение. Такм образом, мы понимаем, что при биуретовой реакции, а точнее при добавление медного купороза, ионы меди не смогут взаимодействовать с пептидной группой, так как заряда нет, взаимодействавать не с чем. Отсюда не произойдет окраски в синий цвет.

2) Какие белки выпали в осадок? Перечислите свойства этого протеина, особенно его аминокислотный состав.

В осадок выпали белки у которых разрушена гидратная оболочка и потерян заряд. Чаще всего такую реакцию используют для определения соотношения альбумина и глобулина , мы знаем, что при 50% насыщении альбумины будут оставаться в растворенном состоянии, потому что они более полярные. А вот глобулины, наоборот, будет осаждаться. Главными свойствами глобулинов являются то , что они не растворимы в воде, но растворимы в слабых солевых растворах. Они осаждаются, как мы видим, при полунасыщении раствора сульфатом аммония. При электрофорезе идут вслед за альбуминами, потому что их молекулярная масса – 100кДА до 5 мДа, а это больше чем у альбумина(66 кДА). Их ИЭТ= 5,5-7,3. Особенностями аминокислотного состава является то, что они содержат в 3 раза больше глицина, чем альбумины. Они содержат большое количество лейцина и глютаминовой кислоты, а меньше всего цистина.

3) Как эти белки перемещаются к аноду во время электрофореза?

Сейчас речь идет о глобулине и альбумине, а они оба отрицательно заряженные,потому что в своем составе имеют глутаминовую кислоту, а у нее радикал полярный(соо-), по этой причине они вдвоем будут двигаться к аноду, но альбумины будут двигаться быстрее, а глобулины за ними, из-за разницы в молекулярной массе, так как альбумины легче глобулинов, а также у альбумина больше глутаминовоц кислоты(ИЭТ-4.7), чем у глобулина(ИЭТ-5,5-7.3).
4. Исследуемый глобулярный белок содержит аминокислотные остатки аспарагиновой кислоты, лейцина, серина, валина, глутамина, лизина, тирозина.

1) Укажите наиболее вероятное расположение аминокислот (внутри или на поверхности молекулы природного белка).

Расположение АК будет зависеть от природы среды,в-ю мы ее поместим. Если это будет гидрофобная(не полярная) среда(масло),то гидрофобные АК (лей,сер,вал,тир) расположаться на поверхности молекулы,а АК,имеющие заряд в растворенном состоянии(асп,глн,лиз) -внутри.

Если среда будет полярной(вода),то АК расположаться наоборот. Это связано с тем,что молекула белка принимает энергетически выгодную для себя конфигурацию. Кроме того,когда мы погружаем молекулу белка вполярный растворитель,его частички сразу адсорбируются на заряженных частях молекулы белка,тем самым формируя условия,где полярные группировки окажутся снаружи.

2) Перечислите типы связей, участвующих в образовании структур нативного белка. Как формируются эти связи?

Нативная структура белка-наиболее выгодная для молекулы белка конформация,в к-ой он находится в нормальных условиях.

Выделяют 4 уровня организации(конфигурации молекулы белка)

Первич.конфигурация представляет собой полипептидную цепь,к-ая образована последовательностью АК. АК здесь соеденены пептидными связями (между карбоксильнй группой одной АК и амино-группй другой)При этом связь очнь жесткая и не дает молекуле вращаться относительно своей оси.

Вторичная конфигурация может быть представлена альфа-спиралями или бета-закрученными слоями. Данный тип конфигурации обусловлен возникновением водордных связей между волородом в составе амино группировки и кислородом в составе карбоксильной группы (N-H...O=C) аминокислот.Данные связи не прочные,но за счет большо кол-ва могут стабилизировать конфигурацию

Третичная и структура будет уже образована благодаря боковым рардикалам,находящимся на значит.расстоянии др.от др.

Связи могут быть представлены:

1)сульфидными мостикам(между двумя боковыми радикалами цистеина),

2)ионным связям (м-у разнозаряженными боковыми группами)

3)Гидрофоные взаимодействия (м-у незаряженными радикалами )

Здесь так же могут возникать новые водородные связи м-у Н(к-ый соеденен с сильно электроотриц.атомом ,при этом у него забирают электронную плотность и он становится частично положительным) и электроотрицательным ионом(несет отриц.заряд)

На данном этапе белок может преобрести глобулярную структуру.

Четвертичная структура представляет собой несколько глобул ,соедененных так же волородными,ионными,гидрофобными и дисульфидными связями.

3) Как называется процесс, при котором разрушаются структуры белковых молекул? Какие факторы могут вызвать структурные нарушения?

Денатурация- процесс разрушения нативной конформации белка,вызванный разрывом связей ее стабилизирующих. Денатурация может быть обратимой ,если не разрушена первичная структура белка(не разрушены пептидные связи). В противном случае,белковая молекула не в состоянии будет вернуть прежнюю конформацию .

Денатурацию белка могут вызывать:

Физические факторы:

1)сильно повышенные температуры: вэтом случае возникнет усиление движения атомов молекулы белка ,т.к.их внутренняя энергия увеличится. Амплитуда их колебаний ув-ся ,что в конечном итоге приведет к разрыву связей

2)механическое воздействие(встряска):вызывает механический разрыв связей в молекуле и взаимодействие с воздухом

3)гамма-лучи и ультразвук: вызывают разрушение ароматич.колец,что приводит к образованию радикалов,к-ые могут разрушать связи внутри моекулы

Химические связи:

2)изменение pH:произойдет перераспределние связей с разрушением нативной структуры

3)соли тяжелы металов: образуют связи с боковыми цепями АК(-SH-)

4)различные органические соединения,способные связываться с функциональными группировками АК(мочевина,этиловый спирт,алкалоиды)

5. Стирка шерстяного свитера или шерстяных носков в горячей воде с последующей быстрой сушкой уменьшит их размер. В то же время шелк при тех же условиях такой усадки не дает.

1) Основываясь на структуре альфа-кератина, как вы объясните это явление?

Мы знаем, что Между полипептидными цепями имеются дисульфидные мостики(так как мы знаем, что кератины содержат очень много цистеина), что придает особую прочность альфа-кератинам. Так пристирке в горячей воде дисульфидная связь разрывается и прочность теряется и отсюда ткань оседает. При стирке шелка это не происходит, потому что соседние цепи лежат параллельно и между ними нет дисульфидных мостиков, но имеются между пептидными группами соседних цепей водородные связи, а они очень прочные и практически не рвутся.

2) Назовите свойства альфа-кератинов, особенности аминокислотного состава и строения этого белка.

что альфа-кератин представляет собой 2 полипептидные цепи закрученные в единую правую суперспираль, которые формируют микрофибриллы, а они в свою очередь макрофибриллу. В альфа-кератине очень много аланина, лейцина, аргинина и цистеина, они способствуют формированию правосторей спиральной структуры и левостороней спиральной структуры, вообщем это все называется спиральная катушка. Соседние цепи между собой связаны дисульфидными мостиками, которые придает прочность. Эти белки в воде не растворяются, т.к. гидрофобные радикалы аминокислот, содержащихся в большом количестве, обращены наружу. Они не имеют пищевой ценности и не подвергаются гидролизу.

3) Какие структуры характерны для белков шелка?

Бета-кератины- то есть фибрилярные белки, которые не растворимы в воде, они более гибкие, но тянутся с трудом. В своем составе содержат много глицина , серина и аланина. При этом глицин раположен в промежуток из-за отталкивания боковых цепей аланина и серина.Вторичная стурктура слоисто-складчатая с водородными связями между пептидными группами соседних полипептидныз цепей. Эти соседние группы лежат параллельно и между ними нет дисульфидных мостиков. Пептидные цепи более зигзагообразные. Он обеспечивает жесткость.
6. Изоэлектрическая точка гемоглобина 6,8.

1) Назовите (если есть) преобладающие аминокислоты в структуре белка. Каково изоэлектрическое состояние белка и изоэлектрическая точка?

ИЭ состоние белка-это ионное состояние белка,когда суммарный заряд всей молекулы равен 0. А ИЭТ-это значение пШ,при к-ом достигается данное состояние.

Нам сказано,что ИЭТ гемоглобина 6,8 что практически яв-ся нейтральным .Из этого я могу сделать вывод о том,что в гемоглобине много АК с неполярными радикалами(лей,вал,тир и др)

2) Укажите, в каком направлении будет двигаться гемоглобин в электрическом поле при pH 3,4.

Значение пШ 3,4 меньше значения ИЭТ гемоглобина из этого следует,что белок будет погружен в кислую среду. В таком случае карбоксильные группировки не будут диссоциировать с образованием протонов,т.к.в р-ре и так уже их преобладание,ионы будут образовывать амино группировки ,т.к. в соединении атома азота с углеродом (углеродная цепь) и 2 водородами ,азот еще может образовать 1 связь с образованием положительного заряда. Из этого следует,что при пШ 3,4 молекула гемоглобина будет иметь положительный заряд,следовательно будет двигаться к противоположнозаряженному электроду-катоду.

3) К каким белкам принадлежит гемоглобин, его структура, рациональное название гема, роль гемоглобина.

Гемоглобин- сложный металопротеид,содержащий гем,состоит из -1,3,5,8-тетраметил-2,4-дивинил6,7дипропионовокислого порфина, иона железа 2+(т.е.в восстановленном состоянии) и белковой части-глобин. Ион железа располагается в центре порфирина и соеденен 2 ковалент. И 2 координационными связями с азотом пиррольных колец. Однако желе имеет валентность 6,следовательно у него есть еще две связи,к-ые используются для связи с белковой частью и кислородом(или др.частичкой которую он будет переносить)

Глобин состоит из 2 альфа и 2 бета цепей,следовательно имеет 4 структуру,а так же содержащий в своём составе большое количество диаминомонокарбоновых кислот. АК в глобине располагатся таким образом,что полярные АК находятся снаружи,а неполярные(гидрофобные-внутри глобулы,образуя карман для гема. Данное явление помогает предостеречь железо от связывания с водой и окисления. В гидрофобном ядре ион железа окружают три АК ,одна из к-х проксимальный Гистидин необходим для связи с ионом.проксимальный гистидин обеспечивает стабилизацию иона в кармане ,а Валин пространственно занимает место,куда должен присоед-ся кислород, получается,что он контролирует скорость связывания железа с кислородом.

Гемоглобин располагается главным образом в эритроцитах и яв-ся переносчиком кислорода из легких к тканям и из тканей к легким