Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Значение темы: процесс изучения темы направлен на формирование у выпускника следующих компетенций: ОК-1; ОК-5; ОПК-1; ОПК-2; ОПК-7; ОПК-9; ПК-5.
Цель занятия: после изучения темы студент должен:
Знать: Зн. 1, Зн. 2, Зн. 3, Зн. 4, Зн. 5, Зн. 6, Зн. 7, Зн. 8, Зн. 9.
Уметь: Ум. 1, Ум. 2, Ум. 3, Ум. 4, Ум. 5; Ум. 6, Ум. 7, Ум. 8, Ум. 9.
Владеть: Вл. 1.
Основные фундаментальные положения
Белковые молекулы – важнейший вид макромолекул живого – представляют собой линейные полимеры или сополимеры, минимальная структурная единица которых – аминокислоты. Белки выполняют пластическую, механохимическую, энергетическую, защитную и ряд других функций в организме.
Белки уникальны по структуре. Это обусловлено различием набора аминокислот и их последовательностью в молекуле. Основной тип связи между остатками аминокислот в белковой молекуле – карбамидная (пептидная).
Белки обладают сложной пространственной укладкой, амфолитностью, растворимостью, электролитическими свойствами и отличаются в зависимости от этих свойств, а также от формы молекул.
Под действием различных денатурирующих агентов белки могут терять нативную структуру, а иногда – и восстанавливать ее.
В зависимости от состава белки классифицируются на простые (состоящие только из аминокислот) и сложные (содержат дополнительные небелковые группировки), в зависимости от пространственной структуры - на глобулярные и фибриллярные.
Более современная классификация предусматривает деление на семейства. Семейство – совокупность белков, имеющих гомологичные участки полипептидной цепи, сходную конформацию и родственные функции.
Сложные белки различаются по природе небелковой группировки (простетической группы). Глико-, липо-, гемо-, нуклео-, фосфо-, флаво- и металлопротеиды отличаются не только по строению, но и по биологическому значению и свойствам.
Вопросы для изучения темы
1. Предмет и задачи биохимии. Место биохимии в системе естественных наук Связь биохимии с медициной. Основные этапы развития биохимии.
2. Вклад отечественных и зарубежных ученых в развитие биохимии.
3. Белки: определение, классы и общая характеристика.
4. Биологические функции белков.
5. Аминокислоты - структурный мономер белков.
6. Физико-химические свойства белков: буферные свойства, электрофорез, осмос и осмотическое (онкотическое) давление, высаливание, денатурация.
7. Глобулярные и фибриллярные белки.
8. Сложные белки, краткая характеристика простетических групп.
9. Современные методы изучения структуры белков. Выделение и очистка белков. Искусственный синтез и его значение.
Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение
1. Методы разделения и очистки белков. Высаливание, диализ, электрофорез, хроматография.
2. Основные методы количественного анализа белка в растворах (фотометрия, иммунохимия).
Вопросы для самоконтроля
1. Составьте из приведенных фрагментов определение белковой молекулы: «Молекула» белка - это разветвленный полимер; гетерополимер, включающий остатки аминокислот и углеводов; линейный полимер из аминокислот; линейный полимер или сополимер из аминокислот, соединенных карбамидными связями; линейный полимер, отличающийся плоской структурой; характеризующийся трехмерной пространственной организацией; с периодическим включением в цепь остатков жирных кислот; в которой различают три уровня и для которого характерна способность объединяться в надмолекулярные образования – четвертичный уровень организации.
2. Перечислите функции белков и приведите примеры.
3. Как классифицируют белки?
4. Какие вещества дают положительную биуретовую реакцию:
а) аминокислоты;
б) глутатион;
в) дипептиды;
г) белки?
5. Каково усредненное содержание азота в белках (в %)?
6. С какими соединениями нингидриновый реактив дает цветную реакцию:
а) полисахаридами;
б) моносахаридами;
в) липидами;
г) a-аминокислотами;
д) нуклеиновыми кислотами?
7. Выпишите в виде таблицы типы химических связей, обеспечивающие разные уровни организации белковой молекулы.
8. Перечислите типы связей в молекуле белка в порядке уменьшения их прочности.
9. Определите понятие «первичная структура белка».
10. Какова роль ковалентных связей в белках:
а) соединяют белковый и небелковый компоненты в липопротеидах;
б) поддерживают a-спиралевидную конфигурацию полипептидной цепи;
в) используются при соединении аминокислот в белковой молекуле?
11. Запишите карбамидную связь химическими символами.
12. Напишите структурные формулы дипептидов, образованных из глицина и аланина.
13. Напишите структурные формулы фенилаланиласпарагилгистидина, гистидилаланилизолейцилтирозина, изолейцилпролилцистина, цистеинилглутамина, тирозиласпарагинилтриптофана.
14. Напишите фрагмент полипептида с внутрицепочечной дисульфидной связью, включающего один остаток гистидина, два остатка аланина, три остатка цистеина и один остаток глицина (последовательность произвольна) и запишите его полное название. Назовите С- и N-концевые аминокислоты
15. Назовите типы вторичной укладки белка.
16. Что представляет собой водородная связь? Какие химические элементы и белковые группировки способны к образованию водородных связей?
17. На чем основан принцип деления белков на глобулярные и фибриллярные?
18. «Третичная структура белка», связи, ее обеспечивающие.
19. Что представляет собой четвертичная структура белка?
20. Что такое «нативный белок»?
21. Дополните утверждение: «Денатурация белка – результат нарушения ______ уровней организации его молекулы, сопровождающегося разрывом ______ связей при сохранении ______ структуры».
22. Перечислите виды денатурирующих воздействий в зависимости от их природы, и приведите конкретные примеры.
23. Какая структура укладки белка характерна для: нативного альбумина, денатурированного альбумина, гемоглобина, коллагена?
24. Как используется в медицине свойство белка связывать тяжелые металлы?
25. Чем обусловлены электролитические свойства белков? Почему при одинаковой реакции среды молекула белка заряжена положительно или отрицательно в зависимости от вида белка?
26. Напишите функциональные группы, обуславливающие амфолитную природу белковой молекулы: важнейшие и второстепенные.
27. Дайте определение понятиям: «изоэлектрическая точка» и «изоэлектрическое состояние белковой молекулы».
28. Как можно снизить растворимость белка? Что называют «высаливанием» белка? В каких целях его используют?
29. Что такое онкотическое давление?
30. Назовите причины и механизм развития «безбелковых» отеков.
31. Чем отличаются простые и сложные белки?
32. Перечислите группы простых белков.
33. Назовите основные отличия между альбуминами и глобулинами.
34. Каковы функции альбуминов?
35. Биологическая роль протаминов и гистонов.
36. Чем отличаются протамины от гистонов?
37. Особенности структуры и свойств фибриллярных белков.
38. На каком принципе основана классификация сложных белков?
39. Перечислите классы сложных белков, указывая их простетические группы.
40. Отличия и функции гликопротеинов и протеогликанов. Каково значение гетерополисахаридов (кислых гликозаминогликанов)?
41. Функции и классификация липопротеинов.
42. Из каких элементов состоит молекула миоглобина и других гемопротеинов?
43. Функциональное значение фосфопротеинов.
44. Функциональное значение металлопротеинов.
45. Из каких компонентов состоит нуклеопротеин?
Ситуационные задачи
1. Вычислите (в нм) длину спирализованных по типу a-спиралей участков полипептидной цепи, содержащей 140 аминокислотных остатков, если известно, что неспирализованные участки содержат 35 аминокислотных остатков и что вся цепь вытянута в длину.
2. Вычислите, какой процент составляет неспирализованный участок цепи полипептида, если известно, что полипептид содержит 140 аминокислотных остатков и что длина полностью вытянутых спирализованных участков составляет 4,5 нм.
3. Вычислите длину (в нм) полипептидной цепи, содержащей 105 аминокислотных остатков, если: вся цепь целиком представлена a-спиралью; цепь полностью вытянута; спираль составляет 20% цепи.
4. В каком участке изображенного ниже полипептида могли бы находиться точки изгибов, какие участки могли бы иметь спиралевидную конфигурацию?
Ала-гли-тир-про-мет-фен-цис-ала-цис-ала-гис-ала-цис-фен-гис-про-гис-ала.
5. Какими способами может образоваться сополимер из следующих пептидов?
а) ала-мет-арг-цис-ала-гли-сер-гли-цис-тре; б) лиз-глу-цис-арг-гли-тре-глу-сер.
6. Исследуемая жидкость при нагревании с нингидрином приобретает фиолетовое окрашивание. Содержатся ли в растворе белки?
7. Какое из указанных веществ является пептидом? Дайте ему название.
а) H2N–C(O)–O–CH2–CH3;
б) H2N–C(O)–NH2;
в) H2N-СH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH2-CООH)-CO-NH-CH(CH3)-СOOH.
8. Какова роль различных связей и взаимодействий в молекуле белка – ковалентных (А), ионных связей и гидрофобных взаимодействий (Б), внутримолекулярных водородных связей (В), межмолекулярных водородных связей (Г):
а) соединение белковой и небелковой составляющей в молекулах липопротеидов;
б) присоединение аминокислот в белковой молекуле;
в) обеспечение складчатой b-структуры полипептидной цепи;
г) обеспечение a-конфигурации полипептидной цепи?
9.Содержание азота в осадке, полученном при кипячении 5 мл исследуемой жидкости, равно 2,3 мг. В надосадочной жидкости, по данным биуретовой пробы, оставался белок, который осадили добавлением ТХУ (трихлоруксусной кислоты). В осадке, полученном из 5 мл жидкости после добавления ТХУ, найдено 0,1 мг азота. Какова концентрация белка в исследуемой жидкости, какая часть белка осаждается при кипячении (выразить в мг/мл, г/л, мг/% и %)?
10.Какие из приведенных свойств характерны для белков:
а) коллоидные;
б) независимость от изменения рН и повышения температуры;
в) высокая специфичность первичной структуры;
г) закономерный характер расположения аминокислот в полипептидных цепях;
е) незначительное количество в белковых молекулах иных ковалентных связей, кроме пептидных?
11. Концентрация свободных аминокислот в растворе белка равна 0,01 мкмоль/л. Растворитель удален нагреванием и замещен таким же объемом серной кислоты. Через 24 ч концентрация свободных аминогрупп оказалась равной 0,04 мкмоль/л. Какой процесс происходит, можно ли его выразить количественно?
12. Как выяснить, произошло ли полное осаждение белка из биологической жидкости, в которой создано 50%-ное насыщение сульфатом аммония (после отделения осадка жидкость прозрачна)?
13. Укажите суммарный заряд (+, 0 или -) для лейцина, треонина, цистеина и лизина при следующих рН: а) 1,5; б) 6,0; в) 8,5; г) 11,0; исходя из данных о значении их рI.
14. Необходимо из смеси белков сконцентрировать (не нарушая нативности) один из белков с известным значением изоэлектрической точки. Как действовать, располагая набором кислот, оснований и этанолом?
15. Подберите методам разделения и очистки белков соответствующие свойства, на которых они основаны:
| а) различия по величине заряда; | А) гель – фильтрация; |
| б) различия по молекулярной массе; | Б) электрофорез в полиакриламидном геле; |
| в) оба свойства; | В) аффинная хроматография; |
| г) ни одно из свойств. | Г) ионообменная хроматография |
16. В ядерных белках – гистонах содержится большое количество аминокислотных остатков аргинина и лизина, а в белке крови альбумине – много остатков глутаминовой и аспарагиновой кислот. В каких средах (>, < или = 7,0) лежит ИЭТ этих белков?
17. Установите соответствие:
| а) ультрацентрифугирование; | А) используется для отделения белка от соли; |
| б) гель – фильтрация; | Б) метод основан на присоединении белка к иммобилизованному лиганду; |
| в) электрофорез в полиакриламидном геле; | В) в основе метода лежит использование различий в молекулярной массе и заряде белков. |
| г) ионообменная хроматография; | |
| д) аффинная хроматография. |
18. Установите соответствие:
| А) кератин; | а) фосфопротеид, у которого фосфорная кислота присоединена к молекуле белка сложноэфирной связью по месту гидроксильных групп серина и треонина; |
| Б) казеин; | б) белок, содержащий 20% железа и являющийся для него депо в организме животных; |
| В) хитин; | в) компонент ядра и цитозоля; |
| Г) нуклеопротеин; | г) протеиноид, содержащий большое количество цистина; |
| Д) ферритин. | д) кутикулярный гликопротеид? |
Лабораторная работа
1. Осаждение белков органическими растворителями.
2. Кольцевая проба Геллера.
3. Высаливание белков.
4. Определение белка в моче методом «сухой химии».
Тема №2
Дата: 2019-03-05, просмотров: 607.