Рабочая тетрадь-тренажер по биохимии для студентов специальности «Лечебное дело»
Решение:
ЗАДАНИЕ 8
Известно, что водородная связь – форма взаимодействия между более электроотрицательным атомом (например, N, O) и менее электроотрицательным атомом водорода H. Такие связи легко реализуются между молекулами воды, спиртов, между азотистыми основаниями в составе нуклеиновых кислот, а также в пептидах и белках.
Предположим, что биохимик-исследователь работает со смесью следующих аминокислот:
Фен, Асн, Лей, Ала, Глу, Лиз, Вал. Выберите среди них те аминокислоты, радикалы которых могут участвовать в образовании водородных связей в белках. Поясните свой ответ.
Решение:
ЗАДАНИЕ 9
В учебной лаборатории по биохимии на полке находятся следующие флаконы с органическими веществами:
Выпишите названия веществ, которые дают нижеследующие положительные качественные химические реакции:
А) Нингидриновая реакция: _____________________________________
_____________________________________
Б) Ксантопротеиновая реакция:_____________________________________
_____________________________________
В) Реакция Фоля: _____________________________________
_____________________________________
Г) Биуретовая реакция: _____________________________________
_____________________________________
Д) Реакция с нитратом серебра: _____________________________________
_____________________________________
ЗАДАНИЕ 10На занятии по биохимии студентам предложили проанализировать состав и свойства вещества под названием «Аспакам». Соединение имеет сладкий вкус и следующую химическую формулу.
Проанализируйте химическую структуру аспаркама, выделите в формуле те фрагменты, которые вам уже известны, подпишите их. Предположите область применения этого вещества.
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 11
На занятии по биохимии студентам предложили проанализировать состав и свойства пептида следующего строения:
Асп-Цис-Асн-Глн-Сер-Вал-Лиз-Цис-Гис-Гли-Лиз-Иле-Глу-Лей
Один из студентов предположил, что при взаимодействии между боковыми заместителями аминокислот в структуре пептида произойдет образование дисульфидных мостиков, ионных и гидрофобных связей. Чем подтвердить такое предположение? Выпишите пары аминокислот, между которыми действительно возможны такие взаимодействия.
Решение:
_____________________________________
_____________________________________
ЗАДАНИЕ 12
Дайте характеристику пары аминокислот, выбрав верные утверждения:
Дайте характеристику пары пептидов, заполнив колонку с ответами:
Допишите формулу тетрапептида, состоящего из протеиногенных аминокислот таким образом, чтобы полученный пептид соответствовал перечисленным характеристикам:
А. Тетрапептид заряжен положительно при нейтральном значении рН.
Б. Тетрапептид содержит ароматическую аминокислоту без гидроксильной группы.
В. Тетрапептид содержит аминокислоту, содержащую гуанидиновый фрагмент
Г. Тетрапептид содержит серосодержащую аминокислоту, которая дает положительную реакцию Фоля.
15.1. Составьте структурную формулу пентапептида следующего строения:
Цис-Арг-Фен-Глу-Трп
а) Обозначьте N- и С-концы пептида
б) Отметьте регулярно повторяющиеся фрагменты пептида (пептидные связи) и боковые заместители (радикалы) остатков аминокислот.
в) Какие из цветных реакций будут положительны с данным пептидом?
г) Определите суммарный заряд пептида при следующих условиях:
Z=? pH=7,0; Z=? pH=1,0; Z=? pH=12,0
Пояснение:
15.2 В медицине для профилактики и лечения заболеваний суставов используется запатентованный препарат, представляющий собой смесь химически модифицированных пептидов
Ala-Glu-Asp, Lys-Glu-Asp и Lys-Glu.
Данный препарат нормализует морфоструктуры суставных тканей, в том числе цитоархитектоники хрящевой ткани с уменьшением количества хондроцитов, подверженных апоптозу, особенно на конечных его стадиях. Составьте формулы указанных трипептидов. Рассчитайте их суммарный заряд при pH=7,0.
Пояснение:
15.3. В медицине в качестве противовоспалительного и анальгетического средства используется запатентованный препарат, представляющий собой химически модифицированный трипептид: Tyr-Pro-Ser. Составьте формулу указанного трипептида. Рассчитайте его суммарный заряд при pH=7,0; pH=2,0.; pH=12,0.
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 16*
На формуле пептидов выделите боковые заместители (радикалы) отдельных аминокислот, формирующих пептид, обозначьте N- и С-концы. Обведите маркером пептидные связи. Назовите пептид с учетом того, что аминокислотные остатки пелечисляются от N-конца. Определите суммарные заряды данных пептидов при рН = 7,0 рН = 2,0 и рН = 12,0 и укажите направление их движения в электрическом поле (к катоду, к аноду, без движения).
В биохимическую лабораторию направлена смесь из двух пептидов. У исследователей имеется все необходимое оборудование и реактивы для проведения качественного и количественного анализа веществ и их смесей. Установлено, что в составе анализируемой смеси есть пептид, который состоит из β-Ала и Гис, а также пептид, который имеет в составе Глу, Цис и Гли. Было сделано предположение о том, что пептиды, представленные на анализ, являются карнозином и глутатионом.
Составьте формулы предполагаемых пептидов. В чем особенность включения Глу в состав глутатиона? Предположите, какими методами анализа воспользовались биохимики при разделении смеси этих веществ и какие качественные химические реакции на отдельные аминокислоты в составе пептидов они провели. Дайте обоснование.
Решение:
ЗАДАНИЕ 18 *
В таблице представлены характеристики некоторых белков. Используя эти данные предположите методы разделения и анализа трех белков, находящихся в одной смеси:
лизоцим, гамма-глобулин и пепсин. Составьте план разделения. Дайте соответствующие пояснения.
Решение:
1. Особенности структуры и физико-химических свойств представленных в таблице соединений
2. Выбранные методы анализа
3. Обоснование метода
4. Опишите биологические свойства белков под номерами 2, 4, 7, 9, 11
ЗАДАНИЕ 19*
В таблице представлены характеристики некоторых белков. Используя эти данные предположите методы разделения и анализа трех белков-ферментов, находящихся в одной смеси: рибонуклеаза, лизоцим и ксантиноксидаза. Составьте план разделения. Дайте соответствующие пояснения.
Решение:
1. Особенности структуры и физико-химических свойств представленных в таблице соединений
2. Выбранные методы анализа
3. Обоснование метода
4. Опишите биологические свойства белков по номерами 1 и 3
ЗАДАНИЕ 20*
В таблице представлен аминокислотный состав некоторых белков. Используя эти данные предположите методы разделения и анализа трех белков, находящихся в одной смеси:
пепсин, альбумин, гистон. Составьте план разделения. Дайте соответствующие пояснения.
1. Особенности структуры и физико-химических свойств представленных в таблице соединений
2. Выбранные методы анализа
3. Обоснование метода
4. Опишите биологические свойства белков по номерами 1 и 3
Тема 3. Нуклеозиды и нуклеотиды. Нуклеиновые кислоты. Структура хроматина
Азотистые основания. Химическое строение и номенклатура нуклеозидов и нуклеотидов. Виды ДНК и РНК, их биологическая роль и особенности строения. Уровни структурной организации нуклеиновых кислот. Минорные нуклеотиды. Роль метилирования ДНК в опухолевой прогрессии. Структура хроматина: нуклеосома, гистоны. Коровые и линкерные гистоны.
Какой термин соответствует представленному понятию:
а) Соединение, в котором пуриновое или пиримидиновое основание связано с рибозой или дезоксирибозой —…
б) Группа органических соединений, у которых гидроксильный остаток пентозы в составе нуклеозида этерифицирован одной или несколькими фосфатными группами —…
в) Процесс, сворачивания полипептидной цепи в уникальную трехмерную пространственную структуру —…
г) Видоизмененные азотистые основания, отличающиеся по строению от аденина, гуанина, урацила и тимина – …
ЗАДАНИЕ 2На представленных рисунках найдите структуру, соответствующую пурину и структуру, соответствующую пиримидину. Какой из этих гетероциклов является конденсированным и состоит из двух частей – пиримидина и имидазола? Подпишите составные части гетероциклов.
Назовите известные вам природные соединения производные пиримидина и пурина.
ЗАДАНИЕ 3Известно, что чай и кофе содержат алкалоиды пуринового ряда. Проанализируйте формулы пуриновых алкалоидов. Выделите в этих формулах гетероциклическую часть.
ЗАДАНИЕ 4
В вашем распоряжении имеются формулы следующих веществ:
Используя представленные структурные компоненты, составьте химические формулы:
а) двух любых нуклеозидов
б) двух любых нуклеотидов
ЗАДАНИЕ 5
Дайте характеристику двум соединениям, формулы которых приведены ниже:
а) Название первого соединения _____________________________________
_____________________________________
название второго _____________________________________
_____________________________________
б) Общее число нуклеотидов на рисунке__
Общее число дезоксисахаров на рисунке__названия сахаров:
Общее число моль пуриновых соединений на рисунке __, из них аденина ___
б) Суммарный заряд первого соединения___
в) Число водородных связей, образуемых первым соединением в составе ДНК___
ЗАДАНИЕ 6Дайте характеристику двум соединениям, формулы которых приведены ниже:
а) Название первого соединения _____________________________________
_____________________________________
название второго _____________________________________
_____________________________________
б) Число сложноэфирных связей в первом соединении__
Число моль рибозы двух соединении__
Число моль гуанина в двух соединениях __
б) Суммарный заряд первого соединения___
в) Число водородных связей, образуемых вторым соединением в составе ДНК___
ЗАДАНИЕ 74.1. Дайте название соединениям, формулы которых приведены ниже:_____________________________________
_____________________________________
Укажите, являются ли эти соединения:
□ нуклеотидом □ нуклеозидом □ азотистым основанием
Стрелками укажите на формулах N-гликозидную связь и сложноэфирную связи
Укажите на формулах атомы, которые образуют водородные связи с комплементарным азотистым основанием (обведите конкретные атомы).
Дайте характеристику двум соединениям, представленным выше, выбрав верные утверждения:
Дайте характеристику пары веществ, заполнив колонку с ответами:
Подпишите названия азотистых оснований, входящих в структуру:
Укажите, какое их них – пуриновое, а какое – пиримидиновое:
На рисунке выделите 3’,5’– фосфодиэфирную связь.
Может ли данное соединение быть фрагментом тРНК? Обоснуйте свой ответ.
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 11
В арсенале современных лекарственных средств используется препарат, формула которого представлена выше. Это средство зарегистрировано под торговым наименованием Кладрибин. Какие особенности структуры вы заметили у данного препарата? Предположите биологические свойства этого вещества.
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 12
В медицине используется препарат Инозин (рибоксин) как предшественник адениловых и гуаниловых нуклеотидов.
Что такое нуклеотиды? Опишите состав и биологическую роль аденозина и гуанозина в организме. Подпишите составные компоненты инозина. На основе структуры инозина объясните, почему это препарат является предшественником АТФ. Опишите предполагаемый механизм образования АТФ из инозина.
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 13
Перед вами представлена формула оротовой кислоты, калиевая соль которой используется в медицине под названием «Калия оротат». Это вещество является предшественником пиримидиновых азотистых оснований.
Как вы объясните причину использования данного препарата при ишемической болезни сердца?
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 14
Перед вами представлена формула основного компонента препарата «Изопринозин»
Это синтетическое комплексное производное пурина, обладающее иммуностимулирующей активностью и неспецифическим противовирусным действием.
Какие химические компоненты входят в состав данной структуры? Как вы объясните противовирусный эффект данного вещества?
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 15*
Аналоги нуклеозидов – это группа лекарственных средств, проявляющих активность в отношении генома вирусов, поскольку они предотвращают репликацию вируса в инфицированных клетках. Наиболее часто используется препарат Ацикловир. Как вы объясните механизм действия такого препарата основе его химической структуры? Предположите механизм действия ацикловира.
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 16
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 17
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 18
Ниже представлены две последовательности мРНК:
5’ ЦУУЦЦУААУАГУАГАГУЦ 3’
5’ ЦУЦЦЦАААЦАГЦАГГГУА 3
а) Запишите аминокислотные последовательности, закодированные в данных фрагментах мРНК;
б) Запишите структурную формулу второй аминокислоты в структуре первого пептида.
Таблица «Генетический код»
ЗАДАНИЕ 19
Фрагмент смысловой цепи ДНК имеет следующую нуклеотидную последовательность: 5’АТТГЦЦЦАТАТГГТАТГА 3’
а) Запишите вторую цепь ДНК.
Запишите последовательность нуклеотидов мРНК, синтезируемой на данном фрагменте молекулы ДНК
б) Какая аминокислота закодирована третьим кодоном? Запишите ее структурную формулу и укажите ее классификацию по характеру бокового заместителя?
ЗАДАНИЕ 20
Фрагмент кодирующей (смысловой) цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: 5 ГЦАЦААТТГАГГЦЦЦАГТТААГТА 3 .
а) Напишите полную аминокислотную последовательность, которая закодирована в указанном фрагменте ДНК
б) Какая аминокислота закодирована четвертым кодоном в структуре м-РНК? Запишите ее структурную формулу и дайте ее классификацию по характеру бокового заместителя?
ЗАДАНИЕ 21
Исследователь биохимической лаборатории выделил следующий фрагмент молекулы мРНК:
5 ГЦГАУУГГГЦГААААЦЦГ 3
а) Запишите аминокислотные последовательности, закодированные в данных фрагментах мРНК;
Запишите антисмысловую (транскрибируемую) и смысловую (кодирующую) цепи ДНК.
б) Какой суммарный заряд имеет этот пептид при рН 7,2, 2,3 и 12,5
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 22
Сопоставьте характеристику или название соединения с его структурной формулой (укажите для каждой структурной формулы одно правильное утверждение):
2.1. Дайте название выбранному из списка нуклеотиду:
полное химическое название_____________________________________
_____________________________________
используемое сокращение_____________________________________
_____________________________________
суммарный заряд_____________________________________
_____________________________________
2.2. Какие из указанных молекул входят в состав сложных белков липопротеинов?
_____________________________________
_____________________________________
2.3. Назовите аминокислоту из представленного списка. В состав каких белков она входит?
Тема 4. Сложные белки. Мембранные белки и мембранные каналы
Классификация и особенности строения сложных белков. Гемопротеины: четвертичная структура гемоглобина, фетальный гемоглобин, миоглобин, патологические формы гемоглобина (гликозилированный гемоглобин, HbS), талассемии. Кооперативное взаимодействие субъединиц гемоглобина при связывании кислорода. Эффект Бора. Аллостерическая регуляция.
Интегральные мембранные белки и периферические мембранные белки, особенности их взаимодействия с мембранными липидами. Перенос веществ через мембраны. Белковые каналы (селективные и неселективные). Белки-переносчики. Пассивный транспорт: ионофоры-переносчики ионов через мембраны. Пориновые белки. Облегченная диффузия. Первично-активный транспорт и вторично-активный транспорт. Аквапорины как медиаторы трансмембранного переноса воды. Активный транспорт. (Na+—K+) – АТФаза и Са2+—АТФаза. Перенос макромолекул (эндоцитоз, экзоцитоз). Транспорт глюкозы через клеточные мембраны разных органов и тканей.
Заполните недостающие фрагменты таблицы «Металлопротеины», иллюстрирующей состав и функции сложных белков.