Вход

Биохимия и молекулярная биология

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Контрольная работа*
Код 233917
Дата создания 10 июня 2016
Страниц 33
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 1 апреля в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
850руб.
КУПИТЬ

Описание

Работа включает в себя ответы на 8 вопросов ...

Содержание

1.Опишите методы выделения и очистки белков
(высаливание, диализ, электрофорез,
ультрацентрифугирование и др.)
2.Активный центр ферментов, его образование.
Как построен активный центр простых и сложных ферментов?
В чём суть влияния фермента на субстрат?
3.Напишите химическую реакцию окислительного
декарбоксилирования пировиноградной кислоты. Охарактеризуйте ферменты, участвующие в этом превращении.
4.Напишите формулы основных ненасыщенных и насыщенных
жирных кислот, входящих в состав липидов, а также строение трипальмитина и триолеина.
5.Что такое переаминирование и каково его биологическое
значение? Приведите реакцию переаминирования между
глутаминовой и пировиноградной кислотами.
6.Напишите химические формулы аскорбиновой кислоты и
соединений, обладающих Р-витаминной активностью,
раскройте их биологическую роль, где они встречаются?
7.Дайте общее представление о действии гормонов:
по мембранному типу и цитозольному механизму действия.
8.Дайте краткую характеристику коллагену и эластину.

Введение

Процедура выделения, какого либо белка начинается с переведения белков ткани в раствор. Главная трудность выделения индивидуального белка состоит именно в его отделении от остальных белков. Все белки как соединения одного класса обладают сходными свойствами и их фракционирование основано на небольших различиях в свойствах разных белков. В процессе выделения по возможности избегают денатурирующих воздействий: работу проводят при низкой температуре, не применяют сильнокислых или сильнощелочных растворов.
Получение индивидуальных белков из биологического материала (тканей, органов, клеточных культур) требует проведения последовательных операций, включающих:
• дробление биологического материала и разрушение клеточных мембран;
• фракционирование органелл, содержащих те или иные белки;
• экстра кцию белков (перевод их в растворённое состояние);
• разделение смеси белков на индивидуальные белки.

Фрагмент работы для ознакомления

Белки, состоящие из нескольких субъединиц, при проведении электрофореза в присутствии SDS обычно разделяютя на отдельные субъединицы, каждая из которых видна как отдельная полоса. Для нахождения численного значения изоэлектрической точки белка рI пользуются методом изоэлектрофокусирования. Градиент рН создаётся с помощью смеси низкомолекулярных органических кислот и оснований (амфолитов), которые распределяются в геле под действием электрического поля. Если нанести на гель смесь белков, то в элктрическом поле каждый из них движется до тех пор, пока не достигнет области рH, совпадающей с его значением рI. Таким образом, белки с различными значениями изоэлектрических точек локализуются в разных участках геля.ИзоэлектрофокусированиеСложные смеси белков можно разделить если последовательно использовать изоэлектрофокусирования и SDS электрофорез с помощью. Так называемого двумерного электрофореза.Ультрацентрифугирование. Метод разделения также основан на различии в молекулярных массах белков. Скорость седиментации веществ в процессе вращения в ультрацентрифуге, где центробежное ускорение достигает 100 000-500 000 g, пропорционально их молекулярной массе. На поверхность буферного раствора, помещённого в кювету, наносят тонкий слой смеси белков. Кювету помещают в ротор ультрацентрифуги. При вращении ротора в течение 10-12 ч более крупные молекулы (с большей молекулярной массой) оседают в буферном растворе с большей скоростью. В результате в кювете происходит расслоение смеси белков на отдельные фракции с разной молекулярной массой (рис. 1-56). После расслоения белковых фракций дно кюветы прокаливают иглой и по каплям собирают содержимое небольшими порциями в пробирки. Кювета, заполненная буферным растворомс разделёнными белковыми фракциями.2 (25) Активный центр ферментов, его образование. Как построен активный центр простых и сложных ферментов? В чём суть влияния фермента на субстрат?Участвующие в ферментативных реакциях молекулы субстратов (S) часто имеют небольшие размеры по сравнению с молекулами ферментов (Е), поэтому было высказано предположение, что при образовании фермент-субстратных комплексов (ES) в непосредственный контакт с молекулой субстрата, очевидно, вступает ограниченная часть аминокислот пептидной цепи. Отсюда возникло представление об активном центре фермента. Под активным центром подразумевают уникальную комбинацию аминокислотных остатков в молекуле фермента, обеспечивающую непосредственное связывание ее с молекулой субстрата и прямое участие в акте катализа. Активный центр фермента (схема) (по Малеру и Кордесу).Темные полосы - участки полипептидной цепи фермента; R - аминокислотные остатки и их порядковые номера (с N-конца).В активном центре условно различают так называемый каталитический центр, непосредственно вступающий в химическое взаимодействие с субстратом, и связывающий центр, или контактную площадку, которая обеспечивает специфическое сродство к субстрату и формирование его комплекса с ферментом.Субстрат соединяется с активным центром в нескольких точках: это обеспечивает высокую избирательность связывания (комплементарность субстрата и активного центра) и ориентацию субстрата, необходимую для катализа реакции. Активный центр, как правило, располагается в углублении (в нише, в щели) поверхности фермента. В результате субстрат, соединяясь с активным центром, оказывается не в водной среде цитозоля клетки, а в специфическом окружении функциональных групп активного центра.В ходе присоединения субстрата и в ходе катализа происходят конформационные изменения молекулы фермента и субстрата. До взаимодействия пространственная структура субстрата и пространственная структура активного центра лишь приблизительно соответствуют друг другу; строгая комплементарность возникает в процессе взаимодействия в результате изменений конформации (индуцированное соответствие). Конформационные изменения могут способствовать «растягиванию» разрываемой связи или, наоборот, сближению молекул при реакциях синтеза и тем самым вносят вклад в ускорение реакции.У простых ферментов каталитическую функцию осуществляют непосредственно белки. В реакции с субстратом принимает участие не вся полипептидная цепь, а всего лишь несколько аминокислотных остатков, как правило, расположенных на значительном удалении друг от друга в полипептидной цепи. В процессе формирования их третичной структуры происходит их сближение и стабилизация при помощи дисульфидных или множественных слабых связей. Активный центр ферментов не является постоянным геометрически ограниченным сайтом белковой макромолекулы, а представляют собой совокупность аминокислот, взаимодействующих с субстратом, причём число химических группировок и их способность взаимодействовать с субстратом может изменяться в зависимости от природы субстрата и степени нативности фермента.В состав активных центров многих ферментов входит ограниченное число аминокислотных остатков. К ним относятся гистидин, тирозин, цистеин, серин, лизин и в меньшей степени некоторые другие аминокислоты. В состав активных центров сложных ферментов всегда входят простетические группы (прочно связанные с белковой частью) или коферменты (легко диссоциирующие с белковой частью). Иными словами, у сложных ферментов активный центр сложный, двухкомпонентный, состоящий из аминокислотных остатков, соединенных с небелковой частью молекулы. Ферменты являются чрезвычайно мощными катализаторами. Они повышают скорости процессов на 5-17 порядков. Кроме того, ферменты действуют очень специфично, легко отличая свой субстрат от довольно близких по структуре соединений. Подобно другим катализаторам, ферменты, с термодинамической точки зрения, ускоряют химические реакции за счет снижения энергии активации. Энергией активации называется энергия, необходимая для перевода всех молекул моля вещества в активированное состояние при данной температуре. Другими словами, это энергия, необходимая для запуска химической реакции, без которой реакция не начинается, несмотря на ее термодинамическую вероятность. Энергетический механизм ферментативнойи неферментативной химических реакций.Фермены влияют на скорость реакции, не сдвигая равновесия. В основе каталитической активности ферментов лежит свободная энергия, выделяющаяся при образовании множества слабых связей между ферментом и его субстратом. Эта энергия связывания определяет как специфичность, так и скорость процесса. Слабые взаимодействия наиболее благоприятны при прохождении реакции через переходное состояние; активный центр фермента комплементарен не самому субстрату, а тем переходным состояниям, через которые проходит субстрат в процессе своего превращения. Ферментативная реакция сопряжена с перестройками ковалентных связей. Между субстратом и функциональными группами фермента (боковыми цепями аминокислотных остатков, ионами металла, коферментами) происходят химические реакции самого разного типа. Функциональные группы фермента могут образовывать кратковременные ковалентные связи с субстратом и активировать его для химического превращения; определённая группа может переноситься с субстрата на фермент. Во многих случаях эти превращения происходят исключительно в активном центре фермента. Ковалентные взаимодействия между ферментом и субстратом ускоряют реакцию, поскольку проводят её по другому пути, характеризующемуся более низкой энергией активации. Между ферментом и субстратом существуют и нековалентные взаимодействия. Эти слабые взаимодействия в значительной степени являются источником энергии, которая требуется для снижения энергии активации. Именно образование специфического комплекса фермент-субстрат (ES) отличает ферменты от всех прочих катализаторов. Связь фермента с субстратом в этом комплексе осуществляется при помощи тех же сил, которые стабилизируют структуру белка, а именно водородных связей, гидрофобных и ионных взаимодействий. Каждое слабое взаимодействие в комплексе ЕS сопровождается высвобождением небольшого количества энергии, обеспечивающей устойчивость этого взаимодействия. Энергия взаимодействия фермента с субстратом носит называние энергии связывания. Энергия связывания является основным источником свободной энергии, позволяющей снизить энергию активации ферментативной реакции.3 (33) Напишите химическую реакцию окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты. Охарактеризуйте ферменты, участвующие в этом превращении.Превращение пирувата в ацетил-КоА (окислительное декарбоксилирование пирувата) происходит при участии набора ферментов, структурно объединённых в пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК) в матриксе митохондрий. Суммарная реакция окислительного декарбоксилирования пирувата представляет собой необратимый процесс окисления, при котором карбоксильная группа пирувата удаляется в виде молекул СО2, а два оставшихся атома углерода формируют ацетогруппу ацетилкофермента А: СН3-СО-СООН + НАД+ + HSKoA → CH3-CO ∼SKoA + НАДH + H+ + CO2 Процесс окислительного декарбоксилирования пирувата до ацетил –КоА и СО2 происходит последовательно в 5 стадий:Первая стадия. В этой стадии принимает участие пируватдегидрогеназа (Е1-ТПФ), катализирующая превращение пирувата в оксиэтильное производное, связанное с тиаминпирофосфатом (ТПФ) фермента и СО2На второй стадии образовавшаяся оксиэтильная группа переносится на один из атомов серы цикличекой дисульфидной группы липоевой кислоты, связанной со вторым ферментом комплекса – дигидролипоилтрансацетилазой (Е2). В процессе этого переноса происходит окислительно-восстановительная реакция, вследствие чего оксиэтильная группа превращается в ацетильную, а липоевая кислота восстанавливается в дитиоловую форму:На третьей стадии ацетильная группа переносится от липоевой кислоты дигидролипоилтрансацетилазы к тиоловой группе КоА, в результате образуется ацетил-КоА, который отделяется от ферментного комплекса:Четвёртая стадия – это реокисление свободной дитиоловой формы дигидролипоилтрансацетилазы до дисульфидной формы, катализирует эту реакцию фермент дигидролипоилдегидрогеназа (Е3-ФАД), содержащая кофермент ФАД:А в последней пятой стадии Е3-ФАДН2 окисляется вновь при участии НАД+, в результате чего образуется Е3-ФАД и НАДН:Строение пируватдегидрогеназного комплекса Процесс окислительного декарбоксилирования пирувата катализирует сложноорганизованный пируватдегидрогеназный комплекс. В пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК) входят 3 фермента: пируватдекарбоксилаза (Е1), дигидролипоилтрансацетилаза (Е2) и дигидролипоилдегидрогеназа (Е3), а также 5 коферментов: тиаминдифосфат (ТДФ), липоевая кислота,. ФАД, НАД+ и КоА (последние два кофермента легко диссоциируют). Кроме того, в состав комплекса входят регуляторные субъединицы: протеинкиназа и фосфопротеинфосфатаза. Все эти ферменты и коферменты объединены в мультиферментную систему, содержащую разные количества каждого из ферментов. В центре комплекса располагается дигидролипоилтрансацетилаза (Е2), образуя его ядро. К дигидролипоилтрансацетилазе присоединены молекулы пируватдекарбоксилазы (Е1) и дигидролипоилдегидрогеназы (Е3)В состав ПДГ входит примерно по 3 десятка молекул Е1 и Е2 и около десятка молекул Е3. Отдельные ферменты соединены между собой таким образом, что серосодержащая часть липоевой кислоты, соединенная с Е2 достаточно длинной и гибкой углеводной цепью может перемещаться последовательно к активному центру Е1, своему собственному активному центру и активному центру Е3. Поэтому комплекс работает подробно конвееру.Пируватдекарбоксилаза содержит прочно связанный с белковой частью ТДФ, а дигидролипоилдегидрогеназа - ФАД. Липоиллизиновые группы центрального фермента (Е2) функционируют как поворотные "кронштейны", переносящие атомы водорода и ацетильные группы от одной ферментной молекулы комплекса к другой. Все промежуточные продукты реакции окислительного декарбоксилирования пирувата прочно связаны с комплексом, что увеличивает суммарную скорость процесса и сводит к минимуму побочные реакции. 4 (50) ОМОВ ШВЕДОВАвНапишите формулы основных ненасыщенных и насыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов, а также строение трипальмитина и триолеина.Наиболее распространённые жирные кислоты:5 (60) ОМОВ ШВЕДОВАвЧто такое переаминирование и каково его биологическое значение? Приведите реакцию переаминирования между глутаминовой и пировиноградной кислотами.Под переаминированием (трансаминированием) подразумевают реакции межмолекулярного переноса аминогруппы (NH2—) от аминокислоты на α-кетокислоту без промежуточного образования аммиака. В результате этого образуются новая кетокислота и новая аминокислота.Реакция переаминирования глутаминовой и пировиноградной кислоты происходи под действием фермента аминотрансферазыАминотрансферазы обнаружены как в цитоплазме, так и в митохондриях клеток эукариот. Причём митохондриальные и цитоплазматические формы ферментов различаются по физико-химическим свойствам. В клетках человека найдено более 10 аминотрансфераз, отличающихся по субстратной специфичности. Вступать в реакции трансаминирования могут почти все аминокислоты, за исключением лизина, треонина и пролина. Биологическое значение трансаминирования. Реакции трансаминирования играют большую роль в обмене аминокислот. Поскольку этот процесс обратим, ферменты аминотрансферазы функционируют как в процессах катаболизма, так и биосинтеза аминокислот (амфиболический процесс). Трансаминирование - заключительный этап синтеза заменимых аминокислот из соответствующих α-кетокислот, если они в данный момент необходимы клеткам. В результате происходит перераспределение аминного азота в тканях организма. Трансаминирование - первая стадия дезаминирования большинства аминокислот, т.е. начальный этап их катаболизма. Образующиеся при этом кетокислоты окисляются в ЦТК или используются для синтеза глюкозы и кетоновых тел. При трансаминировании общее количество аминокислот в клетке не меняется. Особую роль трансаминирование играет в процессах дезаминирования большинства аминокислот, сопровождающихся превращением α-NH2-группы в аммиак. Этот процесс получил название непрямого дезаминирования аминокислот или трансдезаминирования.6 (75) Напишите химические формулы аскорбиновой кислоты и соединений, обладающих Р-витаминной активностью, раскройте их биологическую роль, где они встречаются?Аскорбиновая кислота (витамин С) существует в двух формах: восстановленной и окисленной (дегидроаскорбиновая кислота).Витамин С относится к широко распространенным в природе витаминам. Наиболее важными источниками его для человека служат продукты растительного происхождения (овощи и фрукты). Много витамина С в перце, салате, капусте, хрене, укропе, ягодах рябины, черной смородины и особенно в цитрусовых (лимон).Биологическая роль. Витамин С участвует во многих биохимичских реакциях клеточного метаболизма. В первую очередь это участие в биологическом окислении. Главное свойство аскорбиновой кислоты - способность легко окисляться и восстанавливаться. Вместе с дегидроаскорбиновой она образует в клетках окислительно-восстановительную пару. Благодаря этой способности аскорбиновая кислота участвует во многих реакциях гидроксилирования: остатков пролина и лизина при синтезе коллагена (основного белка соединительной ткани), при гидроксилировании дофамина, синтезе стероидных гормонов в коре надпочечников. В кишечнике аскорбиновая кислота восстанавливает Fe3+в Fe2+, способствуя его всасыванию, ускоряет освобождение железа из ферритина, способствует превращению фолата в коферментные формы. Аскорбиновую кислоту относят к природным антиоксидантам. Доказано участие аскорбиновой кислоты в метаболизме тирозина и триптофана. Аскорбиновая кислота выполняет также коферментную функцию в составе фермента тиоглюкозидазы. Витамин С необходим для синтеза гормонов в коре надпочечников, нормального обмена углеводов, кальция и синтеза нуклеиновых кислот.Наиболее характерным признаком недостаточности витамина С является потеря организмом способности депонировать межклеточные «цементирующие» вещества, что вызывает поражение сосудистых стенок и опорных тканей. У человека при недостаточности витамина С также отмечаются снижение массы тела, общая слабость, одышка, боли в сердце, сердцебиение. При остром недостатке витамина С развивается цинга. При цинге в первую очередь поражается кровеносная система: сосуды становятся хрупкими и проницаемыми, что служит причиной мелких точечных кровоизлияний под кожу – так называемых петехий; часто отмечаются кровоизлияния и кровотечения во внутренних органах и слизистых оболочках. Понятие "витамин Р" объединяет семейство биофлавоноидов (рутин, геспередин, кумарин, антоцианы и др). Это очень разнообразная группа растительных полифенольных соединений, влияющих на проницаемость сосудов сходным образом с витамином С. Биологическая роль. Биофлавоноиды стабилизируют основное вещество соединительной ткани путем ингибирования гиалуронидазы, что подтверждается данными о положительном влиянии Р-витаминных препаратов, как и аскорбиновой кислоты, в профилактике и лечении цинги, ревматизма, ожогов и др. Эти данные указывают на тесную функциональную связь витаминов С и Р в окислительно-восстановительных процессах организма, образующих единую систему. Многие представители группы витамина Р обладают гипотензивным действием.

Список литературы

1. Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990.
2. Биохимия / Под ред. Е.С.Северина. – М.: ГЭОТАРД-МЕД, 2003.
3. Комов В.П. Биохимия. – М.: Дрофа, 2008.
4. Ленинджер А. Основы биохимии. В 3-х томах. –М.: БИНОМ, 2011
5. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Медицинское информационное агенство, 2004.
6. Чечёткин А.В. и др. Биохимия животных. -М.: Высшая школа, 1982.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00467
© Рефератбанк, 2002 - 2024