Лекции по "Биохимия"

6)Денатурация  белка Денатурация белка.Под денатурацией понимают изменение пространственной структруры белков.,уменьшение или их полное подавление функциональной активности,растворимости или биологических свойств.Следует различать денатурация и деградацию белков.При деградации происодит фрагментация первичной структуры и образования фрагментов белковой маромалекулы.Денатурация не сопроваждаеться фрагментацией ,однако может происходить разрыв дисульфидных мостиков ,а также слабых водородных и гидрофобных связей.В результате подвергаеться четвертичная,третичная ,и меньшей степени вторичная структура.Денатуцирующие агенты делятся на химические и физические.К последним относятся прежде всего температурное воздействие,заморажевание или нагревание,а также давление и ультразвуковое воздействие.Химические агенты –это органические растворители(ацетон,хлорформ,спирт) кислоты,щелочи,соли тяжелых металлов.В лабороторной практике мы использовали мочевину,легко разрывающие водородные и гидрофобные связи.,при помощи них формируется третичная структура.Максимальное денатурирующее действие оба реагента проявляют при высоких концентрациях.Тепловая денатурация белков в растворах при 50-60С также связана с разрывом связей.Денатурация осуществляется в мягких условиях,часто оказывается обратимой,при удалении денатурирующего агента происходит восстановление нативной конформации белков.Денатурация изменяет как стабильность так и функциональность.При денатурации изменяеться форма белковой молекулы.Самый известный случай необратимой денатурации белка в быту — это приготовление куриного яйца, когда под воздействием высокой температуры растворимый в воде прозрачный белоков альбумин становится плотным, нерастворимым и непрозрачным. Денатурация в некоторых случаях обратима, как в случае осаждения(преципитации) водорастворимых белков с помощью солей аммония, и используется как способ их очистки].Внешние проявления денатурации сводятся к потере растворимости, особенно в изоэлектрической точке, повышению вязкости белковых растворов, увеличению количества свободных функциональных SH-групп и изменению характера рассеивания рентгеновских лучей. Наиболее характерным признаком денатурации является резкое снижение или полная потеря белком его биологической активности (каталитической, антигенной или гормональной). При денатурации белка, вызванной 8М мочевиной или другим агентом, разрушаются в основном нековалентные связи (в частности,гидрофобные взаимодействия и водородные связи). Дисульфидные связи в присутствии восстанавливающего агента меркаптоэтанола разрываются, в то время как пептидные связи самого остова полипептидной цепи не затрагиваются. В этих условиях развертываются глобулы нативных белковыхмолекул и образуются случайные и беспорядочные структур

7)Приведите  научное название трипептида  Ала-Гли-Про.AланилГлицилПролин

8)Рассчитайте  сколько  различных пептидов может  быть получено из 3 аминокислот.9 пептидов.

Ala-Gly-Val

Gly-Val-Ala

Val-Ala-Gly

CH3-CH-COOH---H-CH-COOH---CH3-CH-CH-COOH

           /                         /                             /       /

         NH2                   NH2                       H3C   NH2

           /                        /                                   /   

H-CH-COOH---CH3-CH-CH-COOH---  CH3-CH-COOH

       /                             /     /                                /

     NH2                    H3C  NH2                          NH2

       /                               /                                    /

CH3-CH-CH-COOH---CH3-CH-COOH---H-CH-COOH

          /       /                             /                         /

       H3C   NH2                    NH2                     NH2

 

9)Напишите структурные  формулы a и b Д-глюкозы в проекции Хеоруса Формулы Хеуорса. Альтернативный способ изображения циклических структур моносахаридов известен как проекции Хеуорса и назван так в честь английского химика Уолтера Хеуорса (нобелевский лауреат, 1937 г.). В формулах Хеуорса пяти- и шестичленные циклические полуацетали представляют в виде плоских пяти- или шестиугольников, расположенных как бы перпендикулярно плоскости листа бумаги. Группы, присоединенные к углеродам кольца, располагают над или под плоскостью кольца и параллельно плоскости листа бумаги. В формулах Хеуорса аномерный углерод обычно записывают справа, а полуацетальный кислород – сзади него. Проекции Хеуорса  - и  -пиранозных форм D-глюкозы показаны ниже.

Проекции Хеуорса  - и  -форм D-глюкопиранозы

 

10)Величина какого показателя больше – кислотного числа или числа омыления жира. Ответ обоснуйте.

КИСЛОТНОЕ ЧИСЛО, масса КОН (в мг), необходимая для нейтрализации 1 г орг. в-ва. Характеризует содержание в в-ве своб. к-т. Равно разности между числом омыления и эфирным числом. Определяют по ф-ле:

 

где V-объем (в мл) 0,1 н спиртового р-ра КОН, пошедшего на титрование, о-навеска в-ва (в г). При определении К. ч. восков и смол в качестве р-рителя используют смесь ксилола (бензола) и абс. спирта. На основании К. ч. может быть определена мол. масса к-ты или средняя мол. масса смеси к-т по ф-ле М = 56104: К. ч. Применяют К. ч. при анализе жиров, восков, эфирных масел и др. Для алкидных смол, напр., К.ч. составляет 20-100, для пчелиного воска-62-70, для растит. масла-1-10.

ОМЫЛЕНИЯ ЧИСЛО

масса КОН (в мг), необходимая для взаимод. со своб. к-тами и сложными эфирами, содержащимися в 1 г орг. в-ва. Равно сумме кислотного и эфирного чисел. Для определения О. ч. анализируемое в-во кипятят со спиртовым р-ром КОН; избыток щелочи оттит-ровывают р-ром НСl. При этом О. ч. равно 28,05 (V2 Ч V1)/a, где 2 и V1,-объемы (в мл) 0,5 н. р-ра НСl, пошедшие на титрование соотв. в холостом опыте и в опыте с пробой, а- навеска в-ва (в г). Для животных жиров, напр., О. ч. составляет 170-260, для растит. масел-170-200, для пчелиного воска-88-103.

Отсюда следует, что величина показателя числа омыления жиро,больше показателя кислотного числа.

 

11)Напишите формулу восстанавливающего и не восстанавливающего дисахарида. Обоснуйте отсутствие или присутствие такой способности.

Дисахариды, или биозы, состоят из остатков двух моноз. Связывание двух моноз в биозу может происходить либо за счет гликозидных гидроксильных групп обоих моносахаридов, (невосстанавливающие дисахариды) либо с участием гликозидной гидроксильной группы одного и спиртовой гидроксильной группы другого моносахарида (восстанавливающие дисахариды). В последнем случае в отличие от первого дисахариды обладают восстанавливающими свойствами и обнаруживают явление мутаротации, поскольку в них вследствие кольчато-цепной таутомерии возможен взаимный переход открытой и циклической форм одного из моносахаридов.

Мальтоза (восст)

 

Природный дисахарид общей формулой C12H22O11+H2O, состоящий из двух остатков глюкозы, имеет сладкий вкус; является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу, содержится в больших количествах в проросших зёрнах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых; обнаружен также в томатах, в пыльце и нектаре ряда растений.

 

Сахароза (невосст)

12)Перечислите аминокислоты дающие положительную ксантопротеиновую реакцию.

При нагревании с концентрированной азотной кислотой белки дают желтое окрашивание. Реакция обусловлена наличием в белках ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина и триптофана) и основана на образовании нитропроизводных этих аминокислот, имеющих желтую окраску:

 

 

Нитропроизводные аминокислот в щелочной среде образуют соли хиноидной структуры, окрашенные в оранжевый цвет:

 

 

13)Сколько  оптических изомеров имеет аминокислота  аланин? Напишите для нее проекционные  формулы Фишера.

В органической химии известны и так называемые оптические изомеры — молекулы, имеющие одинаковую структурную формулу, но не совместимые со своим зеркальным отражением. Простейший пример такой молекулы — это атом углерода с четырьмя разными заместителями. К примеру, СHClBrF или аланин CH3CHNH2COOH .Наличие у такой молекулы двух разных конфигураций связано с тем, что у атома углерода, образующего четыре одинарные связи, эти связи направлены к вершинам тетраэдра. Аминокислота аланин CH3CHNH2COOH. Две молекулы, состоящие из атома углерода с четырьмя разными заместителями, — оптические изомеры. Живые существа используют только левовращающие изомеры аминокислот.

Формулы Фишера - это один из способов изображения на плоскости трехмерной структуры хирального центра

Проекционная формула аланина по Фишеру.

14.Сколько  оптических изомеров имеет аминокислота  серин? Напишите для ние проекционные  формулы Фишера.

Сери́н (α-амино-β-оксипропионовая кислота; 2-амино-3-гидроксипропановая кислота) — гидроксиаминокислота, существует в виде двухоптических изомеров — L и D. L-серин участвует в построении почти всех природныхбелков. D-серин образуется из L-серина при помощи ферментасерин-рацемазы и является эндогенным лигандом глицинового сайта NMDA-рецептора. Деградация D-серина происходит под воздействием оксидазы D-аминокислот.

15. Напишите структурную формулу глюкозы в проекциях Фишера и Хеуорса .Сколько оптических изомеров имеет глюкоза?

Хеуорс Фишер

Глюкоза существует в форме двух оптических изомеров, которые можно представить проекционными формулами

 

16. Напишите структурную формулу  пуринового азотистого основания. Образуйте на его основе нуклеозид и нуклеотид, дайте им названия.

 

17.Один  из этапов гликолиза включает  стадию фосфорилирования D-глюкозы с участием ферментов гексокиназы и глюкокиназы:

D-Глюкоза + АТФ ® D-Глюкозо-6-фосфат + АДФ.Напишите уравнение реакции для этого процесса, изобразив вещества структурными формулами.

18-3) Рассчитать энергетический выход полного расщепления глюкозы. Полное уравнение гликолиза имеет вид: Глюкоза + 2НАД+ + 2АДФ + 2Фн = 2НАД∙Н + 2ПВК + 2АТФ + 2H2O + 2Н+. При отсутствии или недостатке в клетке кислорода пировиноградная кислота подвергается восстановлению до молочной кислоты, тогда общее уравнение гликолиза будет таким:Глюкоза + 2АДФ + 2Фн = 2лактат + 2АТФ + 2H2O. Биологическое значение процесса гликолиза заключается прежде всего в образовании богатых энергией фосфорных соединений. На первых стадияхгликолиза затрачиваются 2 молекулы АТФ (гексокиназная и фосфофрук-токиназная реакции). На последующих образуются 4 молекулы АТФ(фосфоглицераткиназная и пируваткиназная реакции). Таким образом, энергетическая эффективность гликолиза в анаэробных условиях составляет 2 молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы.Гликолиз-простейшая форма биол. механизма аккумулирования энергии углеводов в АТФ. Считают, что он возник в период, когда в атмосфере Земли не было О2. При энергетически более выгодном аэробном окислении из одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.

19-3) Никотинамид является структурным  компонентом НАД и НАДФ. Выберите  другие компоненты, входящие в  состав этих коферментов: А. аденин, рибоза, фосфорная кислота В. Гуанин, фосфорная кислота С. Дезоксирибоза, тимин Е. уридиндифосфат- ответ – А

20-3) Какие продукты образуются при  гидролизе сахарозы и мальтозы. Написать уравнения реакции. В присутствии кислот дисахариды гидролизуются. При гидролизе сахарозы С12Н22O11 образуются глюкоза С6Н12О6 и фруктоза С6Н12О6.

С12Н22O11 + Н2О(H+)       С6Н12О6 + С6Н12О6.

гидролиз протекает под действием a-глюко-зидазы (мальтазы) или b-фруктофуранозидазы (инвертазы). Сахароза легко сбраживается дрожжами. Будучи слабой к-той (К ок. 10-13), сахароза образует комплексы (сахараты) с гидроксида-ми щелочных и щел.-зем. металлов, к-рые регенерируют сахарозу при действии СО2.Лактаза (Р-галактозидаза), расщепляющая молочный сахар на глюкозу и галактозу, сахараза, расщепляющая сахарозу на фруктозу и глюкозу, являются ферментами, обладающими абсолютной специфичностью. Гидролиз мальтозы осуществляется при участии фермента мальтазы, обладающего менее строгой специфичностью в связи с тем, что имеет 5 изомерных форм, одинаково хорошо расщепляющих этот дисахарид на две молекулы глюкозы.

21-3) Рассчитать энергетический выход (в эквиваленте АТФ) гликолиза в аэробных условиях. Аэробный гликолиз происходит в митохондриях под воздействием специальных ферментов и требует затрат кислорода, а соответственно и времени на его доставку. Окисление происходит в несколько этапов, сначала идет гликолиз , но образовавшиеся в ходе промежуточного этапа этой реакции две молекулы пирувата не преобразуются в молекулы молочной кислоты, а проникают в митохондрии, где окисляются в цикле Кребса до углекислого газа СО2 и воды Н2О и дают энергию для производства еще 36 молекул АТФ. Суммарное уравнение реакции окисления глюкозы выглядит так:C6H12O6 + 6O2 + 38АДФ + 38H3PO4 = 6CO2 + 44H(2)О + 38АТФ.Распад глюкозы по аэробному пути дает энергию для восстановления 38 молекул АТФ. Аэробное окисление в 19 раз эффективнее гликолиза.

22. Рассчитать энергетический выход (в эквиваленте АТФ) гликолиза  в анаэробных условиях.

1. Окисление одной  молекулы  глюкозы в процессы гликолиза  дает 2 молекулы АТР;

2. Две молекулы NADH, образовавшихся при гликолизе, окисляются в дыхательной цепи дают 2*3=6 молекул АТФ

3. Две молекулы NADH, образовавшиеся при превращении пирувата в ацетилкофермент А, окисляясь в дыхательной цепи дают 2*3=6 молекул АТФ

4. Две молекулы ацетилкофермента  А после окисления в цикле  лимонной кислоты отдают свои электроны в дыхательную цепь и образуются 24 молекулы АТФ.  ВСЕГО 38 молекул АТФ

23. Оптимум рН фермента 6,9-7,0. Субстратом  этого фермента является природный  полимер, характерно окрашивающийся  йодом. Продукты взаимодействия  фермента и субстрата дают положительную реакцию Троммера. Назовите фермент его класс, субстрат и продукты реакции.   

Амилаза-фермент, крахмал-субстрат, конечный продукт-глюкоза

24. Рассчитать, сколько энергии (в эквиваленте  АТФ), выделяется при одном обороте  цикла лимонной кисло ты.

NADH дает 3 молекулы АТР

GTP дает 1 молекулу АТР

FADH2 дает 2 молекулу АТР

На 3 стадии цикла лимонной кислоты, когда изоцитрат превращается в α-Кетоглутарат выделяется молекула NADH; на 4 стадии когда  в α-Кетоглутарат превращается в Сукцинил, выделяется еще 3 молекулы АТР;