Биохимия сессия. 1. Какие цветовые реакции можно использовать для подтверждения неполного содержания белков
 Скачать 122.1 Kb.
|
|
7. Многие заболевания в своем развитии приводят к накоплению в плазме крови таких кислот, как молочная, ацетоуксусная и β-гидроксимасляная. Накопление может быть настолько интенсивным, что приводит к ацидозу, то есть закислению крови ниже нормы (рН7,36-7,44). 1) Объясните опасность ацидоза для организма. Ацидоз довольно опасен для организма, так как из-за закисления крови нарушается металолизм, так как накапливается кислота. Из-за этого у людей наблюдаются проблемы с суставами развивается артрит и подарга. КРометого, наблюдается повышенный риск инфаркта, остеопороза, сахарного диабета. Мы знаем, что для каждого орнала имеется своя оптимальная РН и если происходит смена, то это обеспечивает дисфункцию данного органа. Мы должны понимать, что при ацидозе из эритроцитов выходят ионы калия и это вызывает гиперкалиемию. Кроме того, он усиливает распад белков и уровень свободных аминокислот повышается. 2) Какие бывают типы связей в белковых молекулах. Как образуются ионные и водородные связи? В белковых молекулах существует много видов связей. Пептидная связь между аминокислотами за счет NH2 и СООН. Дисульфидная связь за счет окисление 2х тиольных групп, а именно цистеина. Водородные связи, которые образуются за счет избытка заряда на водороде и кислороде. Ионные связи- между свободными СООН группами МАДК и свободными NН2 ДАМК которые находятся в диссоциировнном состоянии. Гидрофоное взаимодействие- за счет не имеющих заряда углеводородных радикалов аминокислот. 3) Назовите структуры белковых молекул, какие свойства белка они определяют? Белковые молекулы могут иметь 4 структурных организаций. Первичная структура белка характеризуется последовательностью аминокислот, которые связаны между собой пептидными связями. Первичная структура определяет какая простанственная организация должна быть у молекулы белка-фолдинга и его свойства. Вторичная структура белка – представляет собой закрученную спираль из-за того что полипептидная цепь начинает закручиваться, так как между СО- и NHгруппами пептидного остова одной цепи или нескольких образуются водородные связи. Может образовываться альфа-спираль , которая будет иметь форму растянутой пружины и водородные связи будут ориентировны вдоль оси спирал, а боковые радикалы направлены наружу. Бета-спираль- будет напоминать складчаый слой , то есть пептидные цепи будут расположены в одном направлении между ними опять же водородные связи. Вторичными белками являются коллаген и кератин. Третичная стуктурная организация- пространственная организация, которая чаще всего имеет вид глобуы, она стабилизируется при помощи водородных, ионных, гидрофобных и дисульфидных связей, однако главными связями являются дифульфидные! они поддерживают структуру молекулы. Четвертичная структура -образована двумя глобулинами. В этой стурктуре есть гем. Две субъединицы глобумина удерживаются при помощи водордных и гидрофобных связей. Ярким примером являются гемоглобин. 8. Патогенные бактерии-анаэробы Clostridium perfringens, которые являются возбудителями газовой гангрены, при которой происходит некроз тканей, секретируют фермент, который эффективно катализирует гидролиз пептидной связи в карбоксильной группе глицина: -Х- гли-про-У → -Х- гли-СООН + NH2 — про-У- Где Х и У - любая из 20 аминокислот. 1) Как этот секретируемый фермент помогает бактериям проникать в ткани человека? Почему этот фермент не вредит самим бактериям? Большинство тканей человека содержат большое кол-во разных структурных белков( мышеч.ткань:сократительные миофиламенты; соед.ткань: белки межклеточного матрикса; и тд). Ферменты бактерий могут разрушать данные белки, нарушая целостность ткани и обменные процессы. Сама бактерия кроме плазматической мембраны окружена так же клеточной стенкой,к-ая имеет углеводную природу( пептидогликана и тейховых кислоты),что ей придает устойличивость к воздействию ферментам. 2) Назовите структурный белок ткани, который содержит много глицина. Охарактеризуйте структуру этого белка. Данным белком яв-ся коллаген,к-ый примерно на 1\3 состоит из глицина. Кроме ГЛИ он в большом кол-ве сдержит пролин и гидроскипролин. Представители коллагенов широко распространены в разных соед.тканях где имеют разные конформации:фибриллы,сеть, трансмембранные домены.Данное семейство белков так же отличается прочностью и упругостью. Эти свойства обусловлены изменениями в их зим.структуре в процессе созревания: Боковые цепи проилна и лизина в составе еще не зрелого коллагена с помощью гидролаз(здесь нужен так же вит.С,тк он кофермент) подвергаются гидроксидированию. Это обуславливает стабилизацию тройной спирали коллагеновой фибрилы. Далее гидроксилизин подвергается присоединению углевод.части(галактоза),что придает механич.прочность. Далее 3 цели проколлагена накручиваются одна на другую образуя тройную суперспираль-тропоколлаген ,к-ая яв-ся структурной ед.фибриллы. М-у собой цепи соединяются водородными связями между волородом в составе амино группировки и кислородом в составе карбоксильной группы (N-H...O=C) и между ОН группировками лизина. В местах нахождения глицина цепи особенно близко располагаются относит.др.друга. Относительно друг друга суперспирали располагаются паралельными слоями и не плотно состыковываются своими концами образуя микрофибриллы. Далее уже м-у собой микрофибриллы соединяются поперечными сшивками, к-ые образованы в результате окислит.дезаминирования остатков гидроксилизина с образованием альдегидов,а затем происходит альнольная конденсация. Данные связи и будут обуславливать высокую прочность белка.При этом чем больше поперечных сшивок,тем прочнее молекула. 3) Какие типы связей участвуют в образовании третичной и четвертичной структуры данного белка? Водородные связи,межмолекулярные ковалент связи (в результате альдольной конденсации) 9. При частичном гидролизе белков и фракционировании пептидов получены пептиды. А) Гли-ала-вал-лей- Иль; Б) Trp -asp-arg- Tyr-glu. 1) Назовите соединение, наиболее близкое по свойствам к молекулам углеводородов. Объясни ответ. по моему мнению, это соединение А, потому что их радикалы не имеют полярных групп и они больше похожи на алканы, вообщем в их строение нет каких либо полярных групп. 2) Укажите наиболее растворимое соединение в гидрофобной среде. Объяснить, почему. Соединение А, потому что гидрофобные соединения, то есть у них заряд нейтральный. Подобное растворяется в подобном. А вот соединение Б имеет в своем составе полярные радикалы допустим аспарагиновая кислота СОО-, что будет спосбствовать взаимосвязи с водой. 3) Обратите внимание на особенности поведения этих соединений в биуретовом тесте, реакции нингидрина, реакции Фола и реакции Шульце-Распайла. Если говорить, про биуретову реакцию, то оба соединения окрасятся в синий цвет, так как эта реакция показывает наличие пептидной связи. При реакции нингидрина образовался бы синий цвет, потому что она показывает наличие альфа-аминокислот. Реакция ФОля-была бы отрицательной , потому что данная реакция показывает наличие цистеина. Реакция Шульце-Распайла будет положительна только у соединения Б, потому что эта реакция показывает наличие триптофана, при этом произойдет окраска в красно-вишневый цвет. 10. При некоторых заболеваниях у пациента повышается температура тела; это рассматривается как защитная реакция. Однако высокие температуры вредны для белков организма. Объясните, почему при температуре выше 40С нарушается функция белков и возникает угроза жизни человека. Алгоритм решения: 1) Структура и связь белков, сохраняющих в своей структуре нативную конформацию; 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. 2) Как изменяется структура и функции белков при повышении температуры? Два основным факта,к-ые помогут нам понять данное явление: 1)Температура есть энергия тепла! 2) Атомы,образующие в-во не стоят на месте,а совершают колебательные движения,но ОЧЕНЬ маленькой амплитуды. Когда мы повышаем температуру мы сообщаем атомам дополнительную энергию,их внутр.энергия при этом ув-ся и амплитуда колебательных движений возрастает. Если этой энергии будет много,то в конечном итоге колебания атомов приведут к разрыву связей между ними в моелкуле. Следовательно и струтура молекулы так же будет нарушена. 3) Какая оптимальная температура для фермента? Обратимая и необратимая инактивация Так как ферменты имеют белковую природу,они чувствительны к изменениям температур. И для каждой группые ферментов есть свои оптимальная пШ и температура. В организме человека для большинства ферментов оптимальной температурой яв-ся нормальная температура тела 36-37 гр.поЦельсию. Незначительное повышение температуры может привести к разрушению слабых водородных связей в молекуле фермента . Значительное же повышение температуры будет вызыывать разрыв уже более прочных связей :сульфиные,ионные и даже пептидные. Изменение конформации молекулы фермента приводит к его инактивации,т.е. он больше не способен выполнять те или иные функции. Если разрушению поддаются и пептидные связи белка ,то нарушается его первичная конфигурация и белок инактивируется необратимо,если же первич.струтура сохраняется инактивация яв-ся обратимой,при приведении температуры в норму. 11. Белки, которые переносят молекулы или ионы через мембрану, часто классифицируются как трансмембранные белки. Такие белки имеют в своей структуре область, заключенную в липидном слое биомембраны, и области, обращенные внутрь клетки (в цитоплазму) и во внеклеточное пространство. 1) Угадайте, какие аминокислоты должны преобладать в разных областях данного трансмембранного белка. Я думаю, что должнв преобладать полярные аминокислоты, то есть те которые имеют положительные и отрицательные заряды. К примеру, глутаминовая кислота и аспарагиновая кислота , котоыре имеют СОО- , и лизин NH3+, аргининNH2+ и гистидин NH+. Эти радикалы из-за своих положительных и отрицательных зарядов взаимодействовать с различными молекулами. 2) Приведите примеры аминокислот с неполярными и полярными радикалами. Аминокислоты с неполярными радикалами- алалнин, валин, изолейцин, лейцин. Полярные радикалы деляться на заряженные и незаряженные. К незаряженым будут относится- серин, реонин, цистеин, глутамин. Заряженные деляться на отрицательно- глутаминовая, аспарагиновая кислоты и положительно заряженные- лизин гистидин. 3) Объясните, в каком случае полный заряд белковой молекулы будет равен нулю. Это будет происходить в том случаи, если белковая молекула будет находится в изоэлектрическом состоянии, то есть суммарный заряд белковой молекулы будет равен 0. 12. Крыс кормили смесью белков, содержащей фрагменты полипептидов следующего состава: - Cys - met - arg - gly - ala - Phe - val - ser. А. Под действием каких ферментов в кишечнике при переваривании этого белкового фрагмента появляются пептиды, C-концевыми аминокислотами которых являются arg и phen? В метаболизм белков в первую очередь учатсвуют ферменты,оттносящиеся к классу гидролаз.Данные ферменты катализируют разрушение связей между атомами при присутствии воды. Подклассом,к-ый осуществлет разложение полипептидов в кишечнике яв-ся пептидгидралазы или пептидазы,к-ые могут разрушать пептидные связи м-у АК. Среди них выделяют экзопептидазы,к-ые отщипляют отдельные АК от N- и C-концов полипептидных цепей,и эндопептидазы,они воздействуют на свзяи между АК внутри самой цепи. В кишечнике работают две эндопептидазы: трипсин и химотрипсин,при этом химотрипсин разрушает связи м-у ароматич.АК,а трипсин м-у ДАМК АК(арг,лиз). Скорее всего свзяь м-у аргинином и глицином была гидролизована трипсином,а м-у фенилаланином и аланином разрушается химотрипсином. Б. Объясните биологическое значение секреции этих ферментов в форме ферментов и механизм активации. Трипсин и Химотрипсин секретируются поджелудоч.железой кишечника .При этом пищевой комок вместе с кислотой из желудоч.сока ,активирует выработку секретина,к-ый вызывает выделение пакреатического сока.Последний в своем составе имеет гидрокарбонаты,для нейтралищации остатков сока. Повышение пШ яв-ся необходимым этапом,т.к. эти ферменты функционируют только при пШ близком к нейтральному. трипсинге и хемотрипсиноген,к-ые еще не яв-ся активными формами этих ферментов. Для активации трипсина необходимы энтеропептидазы,к-ые вырабатываются эпителиальными клетками. Они отщипляют полипептидные цепи на концах неактив.формы фермента. Трипсин способен активировать хемотрипсиноген при отщеплении полипептидных последовательностей. C. Назовите группу пептидаз, к которой они принадлежат. В каком пищеварительном соке они находятся? Данные ферменты относятся к эндопептидазам,вырабатываются пожделуд.железой,следовательно содержаться в панкреатическом соке. 13. В крови пациента повышенная активность CK-MB -формы креатинкиназы, ЛДГ и АСТ. На какой орган влияют эти изменения? скорее всего наблюдается поражение сердечной мышечной ткани , поэтому на сердце. 1) К какому классу, подклассу относятся эти ферменты? Если говорить про АСТ-Класс-трансферазы, подкласс- аминотрансферазы. Конкретно данный фермент переносит аминогруппу от аспарагиновой кислоты к кетокислоте. ЛДГ-класс-оксиредуктазы, подкласс- дегидрогеназы.В данном случаи данный фермент катализует окисление лактата до пирувата. 2) Опишите структуру этих ферментов. ЛДГ сложный фермент, коферментом которого выступает НАД и НАДФ,следовательно они относятся к пиридинферментам. Связь между апоферментов и кофенметом непрочная и осуществляется при помощи цинка. Сам кофермент НАД-является происзводным амида никотиновой кислоты, то есть витамина РР. Он является динуклеотидом, потому что он содержит в своем строении АМФ+ присоединяется амид от никотиновой кислоты, который тоже будет являтся азотичтым основанием. Амид никотиновой кислоты обладает основными свойствами потому что , атом азота заряжен положительно при поомщи этого заряда происходит связывание кофермента с апоферментом. АСТ-сложные ферменты, которые состоят из апофермент и кофермента. Коферментом данного фермента является витамин В6 связанный с фосфорной кислотой, то есть фосфопиридоксаль.Витамин В6 состоит из пиридоксина. 3) Напишите схематично реакции, которые катализируют эти ферменты. ДЛЯ АСТ: ГЛУТАМАТ+ОКСАЛОАЦЕТАТ АЛЬФА-КЕТОГЛУТАРАТ+АСПАРТАТ. ДЛЯ ЛДГ:ЛАКТАТ+НАД+ ПИРУВАТ+НАДН +Н+ 14. Больной острый вирусный гепатит А (болезнь Боткина). Повышение активности каких ферментов в крови подтвердит поражение гепатоцитов? При патологии в печени в крови можно обнаружить повышение аланинаминотрансферазы.Данный фермент осуществляет здесь превращение аланина в пируват ,а альфа-кетоглутарата в глутаминовую кислоту засчет переноса аминогруппы 1) Назовите класс, подкласс, подкласс этих ферментов. Класс: трансферазы(осуществляют перенос атома или группы атомов м-у 2-мя субстратами). Подкласс: аминотрасферазы(осуществляют перенос именно амино группы с АК на кетокислоту с образованием новых АК и кетокислоты) 2) Строение этих ферментов. Данные ферменты яв-ся сложными ,т.е. состоят и апофермента(белковая часть) и кофермента(небелковая часть,в роли к-ой выступает фосфопиридоксаль,т.е. соедененный с остаттком фосформной кислоты витамин В6) 3) Напишите схематично реакции, катализирующие эти ферменты. 1)аланин+альфа-кетоглутарат=пируват +глутаминовая к-та 2)глутаминовая к-та+ацетат=альфа-кетоглутарат+аспарагиновая кислота 15. В моче больного фенилкетонурией обнаружены фенилаланин - 6 ммоль / л (обычно 0,01 ммоль / л) и его метаболит - фенилпировиноградная кислота - 4,9 ммоль / л (обычно отсутствует). Почему уровень фенилалалина в организме этого пациента повышен и его метаболиты появляются с мочой? Потому что не происходит превращения фенилаланина в тирозин, потому что метаболиты накапливаются в канальцаз почки. 1) В отсутствие какого фермента фенилаланин перестает превращаться в тирозин? Напишите схематично реакции, катализирующие эти ферменты. Потому что отсуствует фенилаланингидроксилаза, которая катализирует процесс превращения фенилаланина в тирозин. Реакция: СУБСТРАТ+О2 СУБСТРАТ-ОН+Н2О. |