Знать:
Различные способы классификации аминокислот
Амфотерность аминокислот
Заменимость и незаменимость аминокислот
Процесс биосинтеза белка
Механизм образования пептидов в организме прицельный (специфический) протеолиз белков или синтез ферментными системами из аминокислот
Примеры непротеиногенных аминокислот (бета-аланин, орнитин, цитруллин, ГАМК) и их биологическую роль в организме,
Роль шаперонов в фолдинге белков
Уровни структурной организации белков (первичная, вторичная, третичная и четвертичная)
Строение и биологические свойства важнейших пептидов: вазопрессин, окситоцин, аспартам, глутатион, карнозин, ангиотензин
Роль убиквитина в деградации внутриклеточных белков
Протеинопатии
Строение важнейших белков (коллаген, эластин, инсулин, пепсин, трипсин, лизоцим, гистоны,)
Методы разделения и анализа аминокислот, белков (высаливание, хроматография, электрофорез, гель-фильтрация, ультрацентрифугирование, секвенирование)
Методы очистки белков (диализ)
Уметь объяснить:
Как заряжается аминогруппа и диссоциирует карбоксильная группа в молекуле аминокислоты
Наличие зарядов в молекуле белка
Какой связью и с какими аминокислотными остатками в белках связываются остатки фосфата, остатки углеводов
Полярность (гидрофильность) и неполярность (гидрофобность) биоорганических молекул, их кислотность, основность и склонность к ОВР
Уметь изображать формулы
20 протеиногенных аминокислот, 5 азотистых оснований, соединять аминокислоты в пептиды и анализировать их состав и заряды
ПЕРЕЧЕНЬ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
ЗАДАНИЕ 1
Перед вами общий план строения α-аминокислот:
Составьте формулы простейших аминокислот, в которых:
а) R = H,
б) R = CH
3
Дайте химические и тривиальные названия полученных аминокислот.
В формуле (б) сдвиньте аминогруппу из альфа-положения в бета-положение. Какие биологические изменения возникнут в связи с изменением структуры аминокислоты? Какова биологическая роль бета-аланина?
Пояснение:
ЗАДАНИЕ 2
Допишите формулу аминокислоты, в которой имеется 4 атома углерода, аминогруппа находится в ɣ-положении. Дайте химическое название полученной аминокислоте и предположите ее биологические свойства.
Решение:
С С С С -
ЗАДАНИЕ 3
Перед вами химическая формула диаминомонокарбоновой аминокислоты лизин (Лиз, Lys, K):
В представленной формуле пронумеруйте все положения углерода, начиная от карбоксильной группы по систематической номенклатуре, а также обозначьте альфа (α), бета (β) и другие положения. Дайте оценку суммарного заряда лизина при рН =7,0; 2,0 и 13,0. С чем связано изменение заряда личина при изменении рН?
Решение:
ЗАДАНИЕ 4
(Примечание: если вы встретили задание со звездочкой, то это задание является немного более сложным. Вы можете сделать попытку выполнить его, либо переходите к следующему заданию.)
Аминокислоты являются амфолитами, для которых характерно наличие рКа1 (α-COOH), pКа2 (α-NH
3
+
Рис. 1.
В зависимости от рН функциональные группы аминокислот могут находиться в протонированной и депротонированной форме. В таблице приведены значения рКа для функциональных групп лизина (Лиз). Составьте формулу Лиз при рН 11,5 (щелочное значение), подпишите протонированные и депротонированные группы.
ЗАДАНИЕ 5
Известно, что изоэлектрическая точка амфотерного соединения есть значение рН среды, при котором его суммарный заряд равен нулю.
Для моноаминомонокарбоновых аминокислот это значение легко можно рассчитать по формуле:
Используя данные справочной таблицы, рассчитайте изоэлектрические точки аминокислот Лей, Вал, Фен. Что можно сказать о направлении движения этих аминокислот в электрическом поле, если изменить значение рН среды до сильнокислого (например, рН = 1,5) и сильнощелочного (например, рН = 13,0)?
Расчеты и пояснение:
ЗАДАНИЕ 6*
Подумайте, как рассчитать изоэлектрическую точку для моноаминодикарбоновых аминокислот Глу и Асп? Приведите свой расчет, дайте пояснение исходя их структуры этих аминокислот. Объясните направление движения этих аминокислот в электрическом поле при рН = 7,0 рН = 2,0 и рН = 12,0
Расчеты и пояснение:
Подумайте, как рассчитать изоэлектрическую точку для таких аминокислот, как Арг, Лиз и Гис? Приведите свой расчет, дайте пояснение исходя их структуры этих аминокислот. Объясните направление движения этих аминокислот в электрическом поле при рН = 7,0 рН = 1,5 и рН = 13,0
Расчеты и пояснения:
ЗАДАНИЕ 7
Как вам известно из биологии, биосинтез белка это сложный биохимический процесс, происходящий по принципам матричных биосинтезов. Образование пептидной связи между остатками аминокислот происходит на рибосомах. В химическом плане образование пептидной связи является примером реакции поликонденсации:
Соедините в дипептиды следующие любые 12 пары аминокислот: Гли-Ала; Фен-Гис; Про-Трп; Лиз-Асн; Глу-Иле
Подумайте, какой суммарный заряд будут иметь данные дипептиды при рН=7,0 (нейтральная среда).
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 10
На 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:
ЗАДАНИЕ 13
Дайте характеристику пары пептидов, заполнив колонку с ответами:
ЗАДАНИЕ 14
Допишите формулу тетрапептида, состоящего из протеиногенных аминокислот таким образом, чтобы полученный пептид соответствовал перечисленным характеристикам: