Рабочая тетрадь по биологической химии

ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

 

КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ

 

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ

III СЕМЕСТР

ФАКУЛЬТЕТ_____________________________

сТУДЕНТ_____________________________

ГРУППА_____________________________

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_____________________________

ЧЕЛЯБИНСК

2006-2007

нАСТОЯЩЕЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ СОЗДАНО КОЛЛЕКТИВОМ КАФЕДРЫ БИОХИМИИ ЧЕЛЯБИНСКОЙ МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ. сОЗДАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ПОСОБИЯ БЫЛО ВЫЗВАНО НЕОБХОДИМОСТЬЮ - ПОМОЧЬ СТУДЕНТАМ В ОСВОЕНИИ СЛОЖНОГО ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ПРЕДМЕТА - БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ.

в РАБОЧУЮ ТЕТРАДЬ ВНЕСЕНЫ ТЕМЫ ВСЕХ ЗАНЯТИЙ iii СЕМЕСТРА, ВНЕСЕНЫ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ, ЧТО ЗНаЧИТЕЛЬНО ДОЛЖНО ОБЛЕГЧИТЬ ПОДГОТОВКУ СТУДЕНТА К ЗАНЯТИЮ. сТУДЕНТ СМОЖЕТ ПОЗНАКОМИТЬСЯ ЗАРАНЕЕ С ТОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТОЙ, КОТОРУЮ ЕМУ ПРЕДСТОИТ ВЫПОЛНИТЬ. в НЕЙ СФОРМУЛИРОВАН ПРИНЦИП МЕТОДА, ЧТО ПОМОЖЕТ СТУДЕНТУ НЕ ПРОСТО ВЫПОЛНИТЬ РАБОТУ, НО И ОСМЫСЛИТЬ ее.

кАЖДОЕ ЗАНЯТИЕ ИМЕЕТ ПРИЛОЖЕНИЕ ЛИБО ОБЩЕЕ ДЛЯ ВСЕХ ФАКУЛЬТЕТОВ, ЛИБО ДЛЯ каждого факультета, ЧТО ЗНАЧИТЕЛЬНО ЭКОНОМИТ ВРЕМЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ НА ЗАНЯТИИ, ДАВАЯ ВОЗМОЖНОСТИ ДЛЯ РАССМОТРЕНИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА.

сТУДЕНТ МОЖЕТ САМОСТОЯТЕЛЬНО ПРОВЕРИТЬ КАЧЕСТВО СВОЕЙ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ, РЕШИВ СИТУАЦИОННЫЕ ИЛИ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ. нЕВОЗМОЖНОСТЬ ОТВЕТА НА ВОПРОСЫ ДОМАШНИХ ЗАДАНИЙ ДОЛЖНО НАСТОРОЖИТЬ СТУДЕНТА О НЕКАЧЕСТВЕННОЙ ПОДГОТОВКЕ МАТЕРИАЛА ПО ДАННЫМ ВОПРОСАМ.

жЕЛАЕМ УСПЕХА В ИЗУЧЕНИИ ПРЕДМЕТА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ!

Занятие 1

Химический состав и строение простых белков

Цель занятия. Освоить некоторые методы выделения белков из мышечной ткани.

Проанализировать аминокислотный состав выделенных из мышечной ткани белков, используя цветные реакции на белки и аминокислоты.

 

Вопросы для самоподготовки

1. Белки: элементный и аминокислотный состав. Физиологическая роль белков.

2. Гидролиз белков (кислотный, щелочной, ферментативный, полный и частичный).

3. Качественное обнаружение белков с помощью цветных реакций (биуретовой, нингидриновой).

4. Хроматографические методы изучения аминокислотного состава гидролизатов белков.

 

Практическая часть занятия

Биуретовая реакция

Принцип метода: реакция основана на том, что в щелочной среде в присутствиеи солей меди белки дают фиолетовое окрашивание, обусловленное образованием комплекса ионов меди с пептидной группировкой. Реакция позволяет обнаружить наличие пептидной связи в исследуемом веществе, и является универсальной реакцией для обнаружения веществ белковой природы.

Ход работы: в пробирку наливают 1-2 мл раствора белка, добавляют 1-2 мл 10% раствора NaОН и 1-2 капли 1% раствора CuSO₄.

Результат:

Вывод:

Нингидриновая рекция

Принцип метода: основан на том, при нагревании с a-аминокислотами, а также полипептидами нингидрин образует фиолетово-розоватое окрашивание. При нагревании с нингидрином аминокислоты подвергаются окислительному дезаминированию идекарбоксилированию, при этом выделяется углекислый газ, аммиак, образуется альдегид, восстановленный нингидрин конденсирует с аммиаком и окисленным нингидрином, образуя окрашенное соединение.

Ход работы: к 0,5 мл раствора белка добавить 5 капель 0,2 % водного раствора нингидрина и прокипятить 2-3 минуты.

Результат:

Вывод:

Хроматографическое разделение аминокислот на бумаге

Определение содержания отдельных амнокислот методом хроматографии на бумаге важно для изучения обмена белков и аминокислот в организме. С помощью бумажной хроматографии можно легко провести разделение аминокислот, содержащихся в гидролизате различных белков, сыворотке крови, моче и т.д.

Принцип метода. Основан на том, что различные растворители (Н-бутанол СН₃СООН; фенол, насыщенный водой и др.), смачивая хроматографическую бумагу, создают на ней две фазы: неподвижную водную фазу и подвижную фазу органического растворителя. Неподвижная водная фаза образуется в силу значительной гигроскопичности бумаги, т.е. свойства задерживать определенное количество влаги на поверхности волокон целлюлозы. Органический растворитель, двигаясь по бумаге, увлекает за собой аминокислоты, которые перемещаются с различной скоростью. Она зависит от способности аминокислот растворяться в органическом растворителе (или воде). От избирательной адсорбции, от окружающей температуры, сорта бумаги, растворителя и ряда других факторов.

Хроматографию проводят в герметических камерах, насыщенных парами растворителя.

Для проведения восходящей хроматографии на нижний конец хроматографической бумаги наносят определенный объем исследуемого раствора, высушивают, нижний край бумаги помещают в растворитель и бумагу закрепляют в этом положении. Камеру закрывают. Растворитель поднимается по бумаге и увлекает за собой аминокислоты. При этом происходит разделение аминокислот из смеси. После того, как фронт растворителя по бумаге достигнет определенного уровня, бумагу вынимают из камеры, высушивают, а аминокислоты проявляют с помощью нингидрина.

Скорость передвижения аминокислот на бумаге характеризуется коэффициентом распределения Rf. Это отношение расстояния от места нанесения аминокислоты до середины ее пятна (А) к расстоянию от места нанесения смеси аминокислот до фронта растворителя (Б) А

Rf.= ----

Б

Rf. является величиной, характерной для каждой аминокислоты, и постоянен при данных условиях опыта.

 

Ход работы. На конце полоски фильтровальной бумаги размером 1х15см сделать прокол иглой, продеть нитку, завязать петлю. На противоположном конце простым карандашм, отступив от края на 1 см, нанести кружок, в который наносят смесь аминокислот.

На дно пробирки, не задевая стенок, поместить 1,5 мл растворителя. Придерживая за нитку, опустить бумажку до соприкосновения ее нижнего краяс ратворителем и закрыть пробирку, чтобы бумажка висела на нитке, касаясь нижним краем растворителя. Через час бумагу вынимают, просушивают, смачивают 0,5% раствором нингидрина в ацетоне, снова просушивают, и помещают в термостат на 15 минут при температуре 55°С в темноте. Отмечают появление фиолетовых пятен. Проводят расчет для каждой аминокислоты.

Результат.

Вывод.

Домашнее задание:

 

1. Повторить классификацию и строение аминокислот (знать формулы)

2. Повторить типы связей в молекулах белка, стабилизирующих первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры.

3. Знать образование ди-, три- и полипептидов и их название.

4. Повторить методы изучения аминокислотного состава белков с помощью цветных реакций и хроматографии.

Литература:

1. Лекции по курсу биологической химии

2. Северин Е.С. Биохимия. М. 2003

3. Николаев А.Я. Биологическая химия. 2001

4. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. 1998

5. Строев Е.А.Биологическая химия. 1986

6. Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В.. Биохимия. М. 2000

7. Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. М. 2001

СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Страйер Л. Биохимия М. Мир. 1984

2. Уайт А., Хенглер Ф. Смит Э. и др. Основы биохимии, М. 1981

3. Марри Р. Греннер Д. Биохимия человека, 1993

 

Занятие 2

Физико-химические свойства белков

Цель занятия: познакомить студентов с методами разделения и очистки белков

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ

1. Физико-химические свойства белков. Молекулярный вес, размеры и форма молекул. Растворимость, ионизация, гидратация.

2. Белки как амфотерные электролиты. Механизм возникновения электрического заряда у белковой молекулы. Факторы, определяющие величину и знак заряда. Понятие изоэлектрической точки белков.

3. Обратимое осаждение белков – высаливание; механизм и факторы, вызывающие процесс.

4. Лабильность пространственной структуры белков и их денатурация. Факторы, вызывающие денатурацию. Шапероны – класс белков, защищающий другие белки от денатурации в условиях клетки и облегчающие формирование их нативной структуры.

5. Методы выделения индивидуальных белков: гель-фильтрация, ионообменная, афинная хроматография.

6. Методы очистки белков от низкомолекулярных примесей (диализ, ультрафильтрация). Применение.

Практическая часть занятия

Тепловая денатурация белков

Принцип метода. При нагревании глобулярных белков происходит их тепловая денатурация. При этом белки выпадают в осадок

Ход работы. Налить в пробирку 2-3 мл раствора белка, добавить 2-3 капли 5% расвора уксусной кислоты и нагреть до кипения.

Результат:

Вывод:

Выберите правильный ответ.

Полярной незаряженной аминокислотой является:

1- изолейцин

2 - аспартат

3- глутамат

4- метионин

5- серин

2. Выберите правильные ответы.

Неполярные аминокислоты

1- изолейцин

2 - аспартат

3 - глутамат

4 - метионин

5- серин

6- триптофан

3. Выберите правильные ответы.

Аминокислота, располагающаяся преимущественно внутри белковой глобулы:

1- глицин

2 – аспарагиновая кислота

3 – лейцин

4 – аргинин

5 – серин

Выберите правильный ответ.

Аминокислота, способная образовывать ионую связь с лизином

1 - глицин

2 – аспарагиновая кислота

3 – лейцин

4 – аргинин

5 – серин

Выберите правильный ответ.

Первичная структура белка – это

1 - аминокислотный состав полипептидной цепи

2 - линейная структура полипептидной цепи, образованная ковалентными связями между аминокислотными остатками

3 - порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи, соединенных пептидными связями, образованными a- карбоксильной группой одной амнокислоты и a-аминогруппой другой аминокислоты.

4 - структура полипептидной цепи, стабилизированная водородными связя

6. Выберите правильный ответ.

Вторичная структура белка:

а) пространственное, трехмерное расположение полипептидной цепи, фиксированной межрадикальными связями, гидрофобными взаимодействиями;

б) порядок чередования a-аминокислот в полипептидной цепи, соединенных пептидными связями

в) объединение в определенном порядке двух или большего числа протомеров в молекуле олигомерного белка посредством нековалентных связей

д) способ укладки полипептидной цепи в виде a-спирали

Выберите правильный ответ.

Третичная структура белка:

а) пространственное, трехмерное расположение полипептидной цепи, фиксированной межрадикальными связями;

б) порядок чередования a-аминокислот в полипептидной цепи, соединенных пептидными связями;

в) объединение в определенном порядке двух или большего числа протомеров в молекуле олигомерного белка посредством нековалентных связей и взаимного узнавания комплементарных контактных поверхностей;

д) способ укладки полипептидной цепи в виде a-спирали

Выберите правильный ответ.

Четвертичная структура белка:

а) пространственное, трехмерное расположение полипептидной цепи, фиксированной межрадикальными связями;

б) порядок чередования a-аминокислот в полипептидной цепи, соединенных пептидными связями;

в) объединение в определенном порядке двух или большего числа протомеров в молекуле олигомерного белка посредством нековалентных связей;

д) способ укладки полипептидной цепи в виде a-спирали

Выберите правильный ответ.

Под изменением конформации понимают:

1 – изменение аминокислотной последовательности полипептидной цепи

2 – изменение вторичной и третичной структуры полипептидной цепи

3 – замену одной простетической группы в сложном белке на другую

4– изменение взаиморасположения в пространстве субъединиц олигомерного белка

Выберите правильный ответ.

Функциональное многообразие природных белков обеспечивается различиями:

1 – аминокислотного состава

2 – длиной полипептидной цепи

3 – молекулярной массы

4 – чередованием аминокислот в полипептидной цепи

Выберите правильный ответ.

Денатурация белка – это

1- разрыв ковалентных связей в полипептидной цепи

2- нарушение вторичной структуры белка за счет разрыва водородных связей

3- нарушение нативной пространственной конформации белка за счет негидролитического разрыва нековалентных связей

12. Выберите правильные ответы.

Денатурация белка сопровождается:

1- разрушением большого числа межрадикальных связей

2- уменьшением растворимости белка

3- нарушением пространственной структуры (нативной конформации)

4- изменением первичной структуры

13. Оцените правильность утверждения:

При высаливании белок выпадает в осадок, потому что нарушается конформация белковой молекулы

1- да

2- нет

14. Выберите правильные ответы.

При высаливании белков из растворов происходит:

1 - уменьшение растворимости белка

2 – обратимое осаждение

3 – необратимое осаждение

4 – сохранение нативной конформации

5 – потеря биологических свойств

15. Выберите правильные ответы.

При денатурации белков происходит:

1 - уменьшение растворимости белка

2 – обратимое осаждение

3 – необратимое осаждение

4 – сохранение нативной конформации

5 – потеря биологических свойств

16. Выберите правильные ответы.

Факторы, вызывающие денатурацию:

1- Температура выше 60-70°С

2- Насыщенный раствор (NH₄ )₂SO₄

3- Ионизирующее излучение

4- Сдавление, вибрация

5- Токсины, яды

 

СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Лекции по биохимии

2. Северин Е.С. Биохимия. М. 2003

3. Северин Е. С. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. М. 2001

4. Березов Т.Т., Коровкин В.Ф. Биологическая химия, 1982.

5. Строев В.А. Биологическая химия, 1986.

6. Николаев А.Я. Биологическая химия,1989.

7. Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. Биохимия для врача.1984.

 

СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Страйер Л. Биохимия М. Мир. 1984

2. Уайт А., Хенглер Ф. Смит Э. и др. Основы биохимии, М. 1981

3. Марри Р. Греннер Д. Биохимия человека, 1993

 

 

Занятие 3

Вопросы к занятию

1.Многообразие белков. Глобулярные и фибриллярные белки, простые и сложные.

2.Классификация белков по их биологическим функциям.

3.Классификация белков на семейства (сериновые протеазы, иммуноглобулины).

4.Методы количественного определения белков.

5.Электрофорез белков сыворотки крови на бумаге, в ПААГ и на других носителях.

7.Белковый спектр крови в норме и патологии.

8.Иммуноглобулины, особенности строения, избирательность, взаимодействие с антигеном. Классы иммуноглобулинов, особенности строения и функционирования.

9. Функции простых белков (альбуминов, гистонов, глобулинов).

 

Практическая работа

Результат.

Вывод.

 

Причины развития гипопротеинемий:

- Недостаточное поступление белка с пищей (недоедание, голодание, опухоли, сужение пищевода, нарушение пищеварения и всасывания белка в ЖКТ. Это алиментарная гипопротеинемия.

- Понижение процессов биосинтеза белка (различные заболевания, лечение, приводящее к нарушению белоксинтезирующей функции).

- Потеря белков при острых и хронических кровопотерях, при увеличении проницаемости, при кровоизлияниях, отеках.

- Дефектопротеинемия, т.е. иногда встречающееся у больных, как правило, наследственные, нарушения синтеза отдельных белков. Например, врожденное отсутствие или недостаточное образование церулоплазмина в крови при болезни Вильсона.

- Потеря белка с мочой при патологии почек.

 

Причины развития гиперпротеинемий:

Следует заметить, что гиперпротеинемия – явление сравнительно редкое. Кратковременная относительная гиперпротеинемия наблюдается при сгущении крови из-за значительных потерь жидкости (профузные поносы, неукротимая рвота, усиленное потоотделение).

Незначительная абсолютная гиперпротеинемия наблюдается при токсических отравлениях РЭС, в клетках которой синтезируются глобулины. Стойкая гиперпротеинемия до 120 г/л и выше встречается при миеломной болезни, когда в плоских костях черепа появляются дополнительные очаги образования «ненормальных», патологических белков-парапротеинов.

 

Домашнее задание

Решить ситуационные задачи

 

1. Какой ионообменник вы будете использовать для выделения из тканевых белков гистонов и каким элюирующим буфером можно снять такой белок? Объясните почему?

 

2. У больного в послеоперационном периоде содержание общего белка – 52 г/л, на долю альбуминов приходится 33%. К каким осложнениям это может привести? Какие лечебные мероприятия целесообразно провести?

3. Ребенок перенес инфекционное заболевание. Какие изменения в составе белковых фракций крови можно ожидать?

4. У больного обнаружены в плазме крови “патологические белки”, не существующие в нормальных условиях. Как называются эти состояния? О каком заболевании говорит появление миеломных белков?

5. У больного с хроническим заболеванием почек количество белка в сыворотке крови составило 55 г/л, а альбуминов – 28 г/л. Как называется подобное состояние? Каковы его причины?

 

ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ПЕДИАТРИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

Содержание белка в сыворотке в норме у новорожденных (52 – 72 г/л) и грудных детей (36 – 65 г/л).

1. Острые инфекционые заболевания сопровождаются увеличением α₁- и α₂-глобулинов при нормальном или слегка увеличенном количестве γ- глобулинов. Альбумины обычно немного уменьшены, а общий белок нормален.

2. Хронические воспалительные процессы, в отличие от острых, характеризуются увеличением γ- глобулинов и нормальным или слегка увеличенным количеством α₁- и α₂-глобулинов. Количество альбуминов немного уменьшено, общий белок – в пределах нормы. Таким образом, для острого воспалительного процесса характерна гиперальфаглобулинемия, а для хронического – гипергаммаглобулинемия.

3. Среди относительных гиперпротеинемий главное место занимает гиперпротеинемия при обезвоживании в раннем детском возрасте (недостаточный прием жидкости, токсикозы, понос, рвота).

4. При токсикозах изменения общего количества белка в сыворотке похожи на изменения при обыкновенном обезвоживании.

5. Среди заболеваний почек острые и хронические нефриты протекают по типу острых и хронических воспалительных процессов. Однако в этом случае степень увеличения α - глобулинов зависит не только от остроты процесса, но и от степени нефротического компонента.

Характерны изменения протеинограммы, наступающие при чистых нефрозах. Количество альбуминов резко уменьшено, в то время как α₂-глобулины сильно увеличены. Количество

α₁-глобулинов обычно уменьшено. Общий белок резко снижен.

6. При поражениях печеночных клеток они не могут участвовать в образовании достаточного количества альбумина и фибриногена, вследствие чего уровень последних в крови уменьшается. Поражение паренхимы печени сопровождается реактивным раздражением ретикуло-эндотелиальной системы, что приводит к увеличению β и γ- -глобулинов в плазме.

7. При острых заболеваниях печени (острых гепатитах, желтухах и др.) снижение альбуминов незначительно и компенсируется увеличением β- и γ- глобулинов, так что общее количество белков в плазме значительно не снижается.

8. При хроническом заболевании печеночной ткани (циррозах) гипоальбуминемия ярко выражена и не может быть компенсирована существующей в то же время гиперглобулинемией; таким образом, налицо значительное уменьшение общего количества белка в плазме (гипопротеинемия).

9. Ряд хронических заболеваний желудочно-кишечного тракта, которые протекают с продолжительными поносами (врожденный инфантилизм кишечника, хронические энтериты и др,) сопровождаются гипопротеинемией. Продолжительная потеря белков, попадающих из воспалительной слизистой оболочки в испражнения, приводит к уменьшению протеинов в крови, причем это происходит за счет альбуминов.

10. Из заболеваний крови следует отметить острые лейкозы. При этом заболевании картина не типична. Чаще встречается увеличение α2- и γ- глобулинов. Лимфогрануломатоз протекает по типу воспалительных процессов.

11. Анальбуминемия Бенгольда представляет собой врожденное наследственное заболевание, характеризующееся полным отсутствием альбуминов.

Подобным заболеванием является и так называемая конституциональная афибриногенемия – врожденное заболевание, напоминающее гемофилию, при котором в крови полностью отсутствует фибриноген. Кровь такого ребенка не свертывается. Среди этой группы наибольший интерес представляют агамма- и гипогаммаглобулинемия. Отсутствие γ-глобулинов связано с отсутствием иммунных тел, этим объясняется уменьшение сопротивляемости организма различным инфекциям и ряд других симптомов этого заболевания.

Описаны и другие формы агамма- или гипогаммаглобулинемии, как например, идиопатическая форма у подростков и взрослых, симптоматическая форма при различных заболеваниях (нефрозах, лейкозах, миеломе и др.), транзиторная форма у грудных детей и пр.

Следует отметить, что грудной ребенок более склонен к гипогаммаглобулинемии, чем взрослый. Гипоглобулинемия грудного возраста встречается у недоношенных детей, при водянке головного мозга, менингите, воспалении среднего уха и др.

12. В грудном возрасте на первом месте стоит гипопротеинемия недоношенного ребенка. Кривая протеинемии у него движется параллельно кривой его веса.

13. Гипопротеинемия наблюдается также при хронических гнойных процессах и дерматозах, при обширных ожогах, во время шока и коллапса, при недоедании в раннем детском возрасте, эскудативном дерматозе, атрофии, при некоторых формах спазмофилии, при фиброзном кистозном панкреатите.

 

СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Лекции по биохимии.

2. Северин Е.С. Биохимия. М. 2003

3. Березов Т.Т., Коровкин В.Ф. Биологическая химия 2000

4. Строев В.А. Биологическая химия. 1986.

5. Николаев А.Я. Биологическая химия.1989.

6. Северин Е. С. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. М. 2001

СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Страйер Л. Биохимия М. Мир 1984

2. Уайт А., Хенглер Ф. Смит Э. и др. Основы биохимии. М. 1981

3. Марри Р. Греннер Д. Биохимия человека. 1993.

 

Занятие 4

 

 

Цель занятия

1. Исходя из химической природы ферментов, понять их строение, свойства, механизм действия простых и сложных ферментов.

2. Понять принципы качественного и количественного определения активности ферментов в биологических жидкостях, тканях или их экстрактах.

3. Исследовать зависимость ферментативной активности от t° и pН среды на примере реакции, катализируемой a-амилазой.

4. Научиться анализировать полученные результаты, сформулировать понятия об оpt t° и pН среды для работы фермента и уметь объяснить причины различной активности a- амилазы в условиях разного t° режима и pН среды.

5. Получить представление о возможности использования знаний о свойствах ферментов в медицинской практике.

 

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ

 

1. Химическая природа ферментов. Изоферменты (на примере ЛДГ и МДГ). Проферменты (зимогены). Мультиферментные комплексы.

2. Структурно - функциональная организация ферментных белков: активный центр, его свойства. Контактный и каталитический участки активного центра ферментов.

3. Кофакторы ферментов: химическая природа, классификация, роль в биологическом катализе. Роль витаминов в построении кофакторов. Коферменты и простетические группы.

4. Общие свойства ферментов: зависимость активности ферментов от реакции среды и температуры: биологическое и медицинское значение этих свойств ферментов. Специфичность действия ферментов. Виды специфичности. Биологическое значение специфичности действия ферментов.

5. Регуляторные (аллостерические) центры ферментов. Аллостерические модуляторы ферментов. Зависимость активности ферментов от конформации белков.

6. Механизм действия ферментов. Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата и фермента. Константа Михаэлиса.

7. Активаторы и ингибиторы ферментов: химическая природа, виды активирования и ингибирования ферментов. Биологическое и медицинское значение активаторов и ингибиторов ферментов.

8. Номенклатура и классификация ферментов.

9. Принципы количественного и качественного определения активности ферментов. Единицы активности.

10. Определение активности ферментов в диагностике заболеваний.

11. Применение ферментов как лекарственных препаратов.

Практическая часть

Ход работы

В 4 пробирки отмерить по 4 мл 0,5% раствора крахмала и по 1 мл слюны, разведенной в 10 раз. Пробирку 1 поместить в кипящую баню, 2 пробирку в ледяную баню, пробирку 3 –в термостат при температуре 38°С, пробирку 4 оставить при комнатной температуре.Через 10 минут содержимое каждой пробирки разделить на 2 части и провести пробу Фелинга, а с другой частью –пробу Люголя.

Реакция Люголя. Реакция обнаруживает крахмал. К содержимому пробирки добавить 1 каплю раствора Люголя. Появление синего окрашивания свидетельствует о наличии крахмала.

Реакция Фелинга. К содержимому пробирки добавить примерно половину объема реактива Фелинга. Верхний слой жидкости нагреть на пламени спиртовки. Появление желтого окрашивания, переходящего в кирпично-красное, указывает на наличие редуцирующих углеводов.

 

Результат оформляют в виде таблицы, объясняют причины разной активности a-амилазы в зависимости от температуры.

 

Nпроб	Температура °С	Реакция с реактивом Люголя	Проба Фелинга	выводы

 

Ход работы

1.В три пробирки вносят по 3 мл буферных растворов с рН 1,2; 6,8; 10.

2.Во все пробирки прибавляют по 2 мл 0,5% раствора крахмала и по 1 мл разбавленной в 10 раз слюны. Содержимое пробирок перемешивают и помещают в термостат при 40°С на 10 минут.

3.Пробирки охлаждают, и с содержимым проделывают реакции Люголя и реакцию Фелинга. При этом следует учесть, что реакция на крахмал с раствором Люголя положительна только в кислой или нейтральной среде, а проба Фелинга протекает в щелочной среде.

4.Наблюдают результаты и данные вносят в таблицу.

 

 

Nпроб	Рh среды	Реакция с реактивом Люголя	Проба Фелинга	Выводы

 

Выберите правильный ответ.

Ферменты – это

1- сложные белки;

2- производные витаминов;

3- белки, являющиеся обязательными структурными компонентами клеток

4- биокатализаторы белковой природы.

Выберите правильный ответ.

Под воздействием ферментов скорость ферментативной химической реакции:

1- уменьшается

2- увеличивается

3- не изменяется

3. Выберите правильные ответы.

Ферменты

1 – увеличивают скорость химических реакций

2 - термолабильны

3 – в процессе реакции не расходуются

4 – чувствительны к небольшим изменениям рН

5 – увеличивают энергию активации

6 – обладают высокой специфичностью

4. Выберите правильные ответы.

Небиологические катализаторы:

1 – увеличивают скорость химических реакций

2 - термолабильны

3 – в процессе реакции не расходуются

4 – чувствительны к небольшим изменениям рН

5 – увеличивают энергию активации

6 – обладают высокой специфичностью

Выберите правильный ответ.

Витамин В₁ входит в состав кофактора:

1. НАД⁺

2. ФАД

3. ТПФ

Выберите правильный ответ.

Витамин В₂ входит в состав кофактора:

1-НАД⁺

2-ФАД

3-ТПФ

Выберите правильный ответ.

Витамин РР входит в состав кофактора:

1-НАД⁺

2-ФАД

3-ТПФ

Выберите правильный ответ.

К пиридинзависимым дегидрогеназам относят:

1 – производные витамина В₂

2 – производные витамина РР

Выберите правильный ответ.

Коферменты, содержащие витамин В₂

1- никотинамидные

2-пиридоксалевые

3-флавиновые

4-кофермент А

10. Выберите правильные ответы.

Апофермент имеет следующие характеристики:

1- это комплекс белка и кофактора

2- обладает высокой каталитической активностью

3- представляет собой производное витамина

4- не обладает ферментативной активностью

5- определяет специфичность фермента

Выберите правильный ответ.

Изоферменты –это:

1- олигомерные биокатализаторы, гетерогенные по структуре, но изогенные по действию;

2- вещества белковой природы, не обладающие свойствами фермента;

3- ферменты, работающие по принципу конвейера;

1- холоферменты, состоящие из апофермента и кофактора.

Выберите правильный ответ.

Ферменты ускоряют химическую реакцию, так как:

1- в процессе реакции разрушаются;

2- ускоряют тепловое движение молекул субстрата;

3- снижают величину энергии активации реакции.

13. Выберите правильные ответы.

Основные свойства активного центра:

1 - термолабилен

2 – это небелковая часть холофермента

3 – гидрофобен

4 – термостабилен

5 – стабилизирует апофермент

14. Выберите правильные ответы.

Причиной снижения активности фермента при увеличении температуры (выше 40°):

1- изменение нативной конформации;

2- разрушение третичной структуры;

3- разрушение активного центра;

4- невозможность образования фермент-субстратного комплекса, а следовательно, и продукта реакции;

5- нарушение комплементарности между активным центром и субстратом.

15. Выберите правильные ответы.

Причиной снижения активности фермента при снижении температуры

(от 40° С до 0°) является:

1- денатурация ферментного белка;

2- разрыв слабых связей (водородных, гидрофобных)

3- временное замедление активности вследствие снижения кинетических свойств молекул субстрата и фермента;

4- замедление образования фермент-субстратного комплекса;

5- изменению конформации фермента.

Выберите правильный ответ.

Цитоплазматические ферменты имеют оптимум рН при:

1- рН< 7

2- рН> 7

3- рН= 7

Выберите правильный ответ.

Температура, при которой фермент денатурирует:

1- 0°С

2- 80-100°С

3- 10-20°С

4- 30-40°С

18. Выберите правильные ответы.

Причиной изменения ферментативной активности при увеличении температуры от 50 до 100 °С является:

1- нарушение комплементарности между активным центром фермента и субстратом;

2- изменение скорости движения молекул субстрата;

3- разрушение нативной конформации ферментного белка;

4- гидролиз пептидных связей в молекуле фермента.

Выберите правильный ответ.

Специфичность сложного фермента определяется строением

1- апофермента

2- кофермента

20. Выберите правильные ответы.

Активный центр фермента имеет следующие характерные особенности:

1- это участок, непосредственно взаимодействующий с субстратом и

участвующий в катализе

2- между активным центром и субстратом имеется комплементарность

3- активный центр составляет относительно небольшую часть молекулы фермента

4- в активный центр входят только полярные аминокислоты

21. Выберите правильные ответы.

Основные функции и свойства активного центра

1 – обеспечивает образование фермент-субстратного комплекса

2 - гидрофобное образование в молекуле фермента

3 – относительно небольшой участок молекулы фермента

4 – небелковая часть холофермента

Выберите правильный ответ.

Участок молекулы фермента, ответственный за присоединение субстрата и осуществление ферментативного катализа называется:

1- гидрофобный центр

2- каталитический центр

3- активный центр

4- адсорбционный центр

5- аллостерический центр

23. Выберите правильные ответы.

Для осуществления ферментативной реакции необходимы:

1- определенная ориентация субстрата в области активного центра фермента

2- взаимное изменение конформации субстрата и фермента

3- наличие аллостерического центра

4- комплементарность формы активного центра фермента и субстрата

Выберите правильный ответ.

Активность аллостерических ферментов регулируется путем присоединения модуляторов к:

1- активному центру

2- кофактору

3 - регуляторному центру

5- каталитическому центру

6- субстратному центру

Выберите правильный ответ.

Активация аллостерических ферментов происходит путем:

1- фосфорилирование фермента

2- взаимодействия пространственно удаленных участков фермента

3- разрыва связей между протомерами

4- кооперативного взаимодействия протомеров

Выберите правильный ответ.

Причиной конформационных изменений, приводящих к изменению активности аллостерических ферментов является:

1- фосфорилирование фермента

2- гидролиз пептидных связей

3- разрыв связей между субъединицами

4- изменение кооперативного взаимодействия субъединиц

27. Выберите правильные ответы.

При активации ферментов методом ограниченного протеолиза происходит:

1- отщепление коротких пептидов от профермента

2- присоединение пептида в стороне от активного центра фермента

3- изменение конформации фермента и образование активного центра

4- отщепление кофермента от фермента

28. Выберите правильные ответы.

Конкурентное ингибирование происходит, если:

1 – субстрат и ингибитор похожи по структуре

2- субстрат и ингибитор не похожи по структуре

3- ингибитор связывается в активном центре фермента

4- ингибитор связывается не с активным центром фермента, а с другим участком поверхности фермента

29. Выберите правильные ответы.

Обратимое ингибирование фермента возникает, если:

1- фермент и ингибитор связаны ионной связью

2- фермент и ингибитор связаны водородной связью

3- фермент и ингибитор связаны гидрофобными взаимодействиями

4- фермент и ингибитор связаны ковалентно

Выберите правильный ответ.