Учебно-методический комплекс «Биохимия» 3 курс, V семестр 06. 03. 01 «Биология (академический бакалавр)»

Скачать 0.73 Mb.

Название	Учебно-методический комплекс «Биохимия» 3 курс, V семестр 06. 03. 01 «Биология (академический бакалавр)»
страница	5/7
Тип	Учебно-методический комплекс

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Учебно-методический комплекс

1 2 3 4 5 6 7

Глава 2. ФЕРМЕНТЫ

2.1. Строение и механизм действия
1. Высокая специфичность РНКазы А может быть четко продемонстрирована при сравнении ряда параметров гидролиза РНК РНКазой и 1 М щелочью (в скобках):

1) основание, находящееся на 3’-конце, должно быть пиримидином  Ura или Thy (все);

2) анти-конформация Ura или Thy относительно кольца рибозы (и син-, и анти-);

3) расщепление только 3’-5’-фосфодиэфирных связей (и 3’-5’-, и 2’-5’-);

4) продуктом является только 3’-нуклеотид (и 3’- и 2’-);

5) время превращения 2’,3’-циклофосфата на 3 порядка меньше для РНКазы; рН 6-8 реакционной смеси (рН 12–14).

2. Рисунок.

Электрофильная атака карбоксильной группы глицина фосфатом АТР облегчает нуклеофильную атаку, осуществляемую аминогруппой глицина фосфорибозиламина, что приводит к линейному смещению электронов с образованием связи СО-NН и одновременным расщеплением связи ADP-Р_i. Атом кислорода, помеченный знаком «*», может передаваться от карбоксильной группы глицина к концевой фосфатной группе АТР (в прямой реакции) или от фосфата к глицину (в обратной реакции).

3. 3-фосфоглицерат  2-фосфоглицерат (фосфоглицератмутаза) (1),

3-фосфоглицерат + ATP  2,3-дифосфоглицерат + ADP (фосфоглицераткиназа) (2),

E-His (фосфоглицератмутаза) + 2,3-дифосфоглицерат  Е-His-p + 2фосфоглицерат,

3-фосфоглицерат + E-His-p  2,3-фосфоглицерат + E-His  2фосфоглицерат + E-His-p.

Поскольку фосфорилированная форма фермента (Е-His-p) нестабильна и подвергается гидролизу до свободного фермента (Е-His) и неорганического фосфата, существует реакция (2), катализируемая киназой, которая обеспечивает генерирование 2,3дифосфоглицерата, фосфорилирующего свободный фермент, образующийся при гидролизе фосфофермента.

4. Фермент осуществляет внутримолекулярный перенос. Возможно два варианта переноса: может переноситься или СООН, или СО.CоА группа. В первом случае метка должна остаться при С2, во втором появиться при С3. Эксперимент показал, что переносится СО.CоА группа. Для протекания реакции необходим кобамидный кофермент (В₁₂). Механизм приведен на рисунке.

5. Глюкоза + АТР  глюкозо-6-фосфат + ADP.

Глюкокиназа имеет гораздо большую К_М для глюкозы, чем гексокиназа. При голодании печень возвращает глюкозу в кровь, прежде всего для снабжения ею мозга и эритроцитов. Первой реакцией при захвате глюкозы клетками мозга и печени является фосфорилирование глюкозы. Более низкое сродство глюкокиназы к глюкозе по сравнению с гексокиназой приводит к тому, что печень не конкурирует с мозгом за сахар крови. Печень эффективно усваивает глюкозу, только когда ее уровень в крови высок. Поскольку этот фермент не ингибируется глюкозо-6-фосфатом как гексокиназа, он может захватывать глюкозу и синтезировать гликоген даже при высоком уровне внутриклеточного глюкозо-6-фосфата.

6. У эукариот:

ацетат + АТР  ацетиладенилат + пирофосфат;

ацетиладенилат + CоА  ацетилCоА + АMР.

У прокариот:

ацетат + АТР  ацетилфосфат + ADP (ацетаткиназа);

ацетилфосфат + CоА  ацетилCоА + ортофосфат (Sацетилтрансфераза).
2.2. Кинетика ферментативных реакций. Ингибирование
1. а) 31,110^-6 моль;

б) 510^-8 моль;

в) 622 с^-1.

2. К_М=0.85 М, k₂=0.2510^-10 М²с^-1.

3. а) Да. К_М=5,210^-6 М;

б) V_max= 6,8410^-10 моль;

в) 337 с^-1.

4. К_М =1.1 mМ, k₂=0.1410^-10 М²с^-1.

5. I₅₀=( 1 + К_М/[S])/( 1 - К_М/[S]).

6. К_М=10 мкМ, V_max= 45.5 мкM/мин, конкурентное, k_i =5.4 мкМ.

7. К_М=35 мкМ.

8. К_М=3.4 мМ, V_max= 0.8 мкM/мин, конкурентное, k_i =22 мМ.

9. К_М=1.0 мМ, конкурентное, k_i_,ср = 1.68 мМ.

10. К_М=2.41 мМ, неконкурентное, k_i =24 мМ.

11. К_М=20 мМ, бесконкурентное, k_i =4.2 мМ.

12. E-CH₂OH + глюкозо-1,6-дифосфат  E-CH₂Op + глюкозо-6-фосфат

E-CH₂OH + диизопропилфторфосфат  E-CH₂O-диизопропилфосфат + HF

Образовавшееся диизопропилфосфатное производное фермента не гидролизуется и фермент перестает работать. К этому яду чувствительны все ферменты, имеющие в активном центре остаток серина, а именно, сериновые протеазы ( трипсин, химотрипсин), фосфорилаза, пируватдегидрогеназа.
2.3. Классы ферментативных реакций. Кофакторы и коферменты

1. а) Гидролаза катализирует расщепление связи под действием воды (класс 3), гидратаза – отщепление воды от оксисоединений с образованием двойной связи или присоединение по двойной связи (класс 4);

б) фосфатаза катализирует отщепление фосфатных остатков под действием воды, фосфорилаза – расщепление связей под действием фосфата;

в) экзопептидаза расщепляет пептидные связи концевых аминокислот, эндопептидаза гидролизует пептидные связи внутри полипептидной цепи;

г) трипсин разрывает пептидные связи, СО-группа которых принадлежит основным аминокислотам Lys и Arg, а химотрипсин – ароматическим аминокислотам ( Phe, Tyr, Trp);

д) трипсиноген – неактивный предшественник трипсина (см. пункт «г»).

2. а) D-глюкозо-1- фосфат фосфогидролаза, глюкозо-1-фосфатаза, ЕС 3.1.3.10.

б) Ацетил-СоА: ортофосфат ацетилтрансфераза, фосфат-ацетилтрансфераза, ЕС 2.3.1.8.

в) Метионинрацемаза, метионинрацемаза, ЕС 5.1.1.2.

г) Ацетат: СоА-лигаза (образующая АМР), ацетил-СоА-синтетаза, ЕС 6.2.1.3.

д) АТР: креатин-N-фосфотрансфераза, креатинкиназа, ЕС 2.7.3.2.

3. а) L-лактат + NAD⁺ = пируват + NADН, лактатдегидрогеназа, ЕС 1.1.1.27.

б) АТР = 3' : 5' – циклический АМР + пирофосфат, аденилатциклаза, ЕС 4.6.1.1;

в)АТР + L-аланин +тРНК^ала = АМР + пирофосфат + L-аланил-тРНК^ала, аланил-тРНК-синтетаза, ЕС 6.1.1.7.

г) UDP-глюкоза + D-фруктозо-6-фосфат = UDP + сахарозо-6-фосфат, сахарозофосфатсинтаза, ЕС 2.4.1.14.

4. -Кетоизовалериат + формиат + аланин + цистеин + NADPН + +Н⁺ + 4АТР + СТР  CоА + NADP⁺ + CDP + 2ADP + АМР + 4НРО₄^-2.

5. г.

6. д.

Глава 3. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
3.1. Общие
I.

1. Матрикс; межмембранное пространство.

2. Наружная.

3. Кристы.

4. Триацилглицеролы (триглицериды).

5. Гликоген.

6. Цикл лимонной кислоты (цикл трикарбоновых кислот, цикл Кребса).

7. Окислительное фосфорилирование.

8. Электрохимический протонный градиент.

9. Протон движущая.

10. АТР-синтетаза.

11. АТР-синтетаза.

12. Цитохромы.

13. Железосерный центр.

14. Хиноны.

15. Ферментные комплексы дыхательной цепи.

16. Комплекс NADH-дегидрогеназы.

17. Комплекс b-c₁.

18. Комплекс цитохромоксидазы.

19. Сопряженные окислительно-восстановительные пары.

20. Редокс-потенциал (окислительно-восстановительный потенциал).

II.

1. Неправильно. Клетки животных запасают "горючее" в форме жиров (содержащих жирные кислоты) и гликогена (построенного из глюкозы).

2. Правильно.

3. Неправильно. При транспорте электронов протоны выкачиваются из митохондриального матрикса в межмембранное пространство.

4. Правильно.

5. Правильно.

6. Неправильно. Легче протекают реакции с отрицательным значением ∆G, т. е. те, которые сопровождаются уменьшением свободной энергии.

7. Правильно.

8. Неправильно. АТР-синтетаза представляет собой ферментный комплекс с обратным действием. Направление его действия зависит от соотношения между величинами электрохимического протонного градиента и локального ∆G для гидролиза АТР.

9. Неправильно. Хотя в большинстве белков дыхательной цепи роль переносчиков электронов выполняют атомы железа, однако в одном белке в этом качестве выступает молекула флавина, а в двух белках – атомы меди.

10. Правильно.

11. Правильно.
3.2. Окисление углеводов
3.2.1. Гликолиз
1. 1-С.

2. Фруктозо-6-фосфат + 3ADP + 2р_i + 2NAD⁺  2 пируват + + 3АТР + 2NADH + 2Н⁺ + 2Н₂О;

1-С.
3. Если в клетках окисление глюкозы идет по гликолитическому пути, а затем через ЦТК, то метка должна появляться в молекулах СО₂ в обоих вариантах одновременно. Если идет через фосфоглюконатный путь, то метка будет появляться в СО₂ сначала только в опыте с 1-¹⁴С-глюкозой.

4. Д-глицеральдегид-3-фосфат + р_i + 2ADP  этанол + 2АТР + + СО₂ + Н₂О .

5. Глюкоза + 2р_i + 2ADP  2 этанол + 2АТР + 2 СО₂ + 2Н₂О.

6. в.

7. в.

8. Углерод метильной группы пирувата метится ¹⁴С.

9. Глицерин + NAD⁺ + P_i + ADP → Пируват + АТР + 2NADН + + Н⁺ + Н₂О.

Глицеринкиназа и глицерофосфат дегидрогеназа.
3.2.2. Альтернативный путь окисления глюкозо-6-фосфата
1. С-1 эритрозо-4-фосфата, С-2 фруктозо-6-фосфата, C-2 и C-4 седогептулозо-7-фосфата.

2. В клетках печени, в жировых клетках, везде, где требуется много NADPH для синтеза и рибозо-5-фосфата для синтеза нуклеотидов.

3. В окислительной стадии глюкозо-6-фосфат превращается в рибозо-5-фосфат с выделением СО₂. Если учесть, что из шести молекул глюкозо-6-фосфата образуется шесть молекул рибозо-5-фосфата, из которых может ресинтезироваться пять молекул глюкозо-6-фосфата, тогда в суммарном уравнении будут фигурировать 6 молекул СО₂, т. е. на бумаге это выглядит как окисление молекулы глюкозы. В действительности одна молекула глюкозо-6-фосфата не преобразуется в 6 молекул СО₂.
3.3. Цикл трикарбоновых кислот
1. а.

2. Нет, не будет происходить накопления оксалоацетата, так как два атома углерода теряются в цикле на двух стадиях декарбоксилирования.

3. а) Метка уходит с СО₂; б) и г) после одного оборота ЦТК метка появляется в С-1 и С-4 оксалоацетата; в) и д) после одного оборота ЦТК метка появляется в С-2 и С-3 оксалоацетата.

4. – 41 кДж/моль.

5. 0,90, 0,03 и 0,07.
3.4. Цепь переноса электронов
1. а) NADH + Н⁺ + 1/2 О₂ + 2ADP + 2р_i  NAD⁺+ 2АТР + 3Н₂О;

б) NADH + Н⁺ + 1/2 О₂ + 3ADP + 3 р_i  NAD⁺ + 3АТР + 4Н₂О.

2. Фосфорилирование на субстратном уровне – это синтез NTP, когда на NDP переносится “высокоэнергетическая” фосфорильная группа, ковалентно связанная с субстратом (например, глицеральдегид-3-фосфата). Разобщающие агенты (2,4динитрофенол, салициланилиды, антибиотики) нарушают сопряженное фосфорилирование, не влияя на субстратное.

3. а) 15; б) 12; в) 19; г) 21; д) 15; е) 3; ж) 38; з) 36.

4. При окислении образуется 49 молекул АТР, при синтезе расходуется 58 молекул АТР.

5. Цианид приводит к летальному исходу в результате связывания его с ферриформой цитохрома (а + а₃), что вызывает подавление окислительного фосфорилирования. Нитрит превращает феррогемоглобин в ферригемоглобин, который также связывает цианид. Таким образом, ферригемоглобин конкурирует с цитохромом (а + а₃) за связывание с цианидом. Так как количество ферригемоглобина, которое образуется без нарушения транспорта кислорода, значительно превышает количество цитохрома (а + а₃), эта конкуренция обеспечивает лечебное действие.
3.5. Окисление жирных кислот
1. а) Миристиновая кислота + 7CоА + 6О₂ + 30ADP + 28р_i   7ацетилCоА + 29АТР + АМР + 35Н₂О;

б) миристиновая кислота + 20О₂ + 114ADP + 112р_i  14СО₂ + + 113АТР + АМР + 126Н₂О.

2. Пропионовая кислота + 3.5О₂ + 29ADP + 27р_i  3 СО₂ + 28АТР + АМР + 31Н₂О.

3. а) С-1 и С-4; б) С-1 и С-4; в) С-1.

4. а) н-Гептановая кислота + 9.5О₂ + 63ADP + 61р_i  7СО₂ + + 62АТР + АМР + 68 Н₂О;

б) Пальмитиновая кислота + 8CоА + 7О₂ + 35ADP + 33р_i   8ацетилCоА + 34АТР + АМР + 42Н₂О.

5. Пальмитиновая кислота + 11 NAD⁺ + 11FAD + 5АТР + 4GТР + + 27 Н₂О  2 глюкоза + 4СО₂ + 11 NADH + 11Н⁺ + 11FADH₂ + + 4ADP + АМР + 4GDP + 10р_i.

6. в.

7. Олеиновая кислота претерпевает три цикла расщепления, катализируемые теми же ферментами, что и окисление насыщенных жирных кислот. В третьем цикле образуется цис-³-еноилСоА. Под действием изомеразы цис-³-еноилСоА превращается в транс-²-еноилСоА, и далее реакции подобны реакциям окисления насыщенных жирных кислот. Расщепление линолевой кислоты представлено на рисунке.

При употреблении 1 моль линетола будет синтезироваться 127 моль АТР.

3.6. Катаболизм аминокислот.
1. а) Пируват; б) оксалоацетат; в) α-кетоглутарат; г) фенилпируват.

2. а) Оба азота

,
б) один карбоксил

,
в) концевые азоты гуанидиниевой группировки

,

г) концевой азот карбамоильной группировки

,

д) без метки, е) азот и любой из карбоксилов

.
3. Рисунок

4. г.

5. 1 – С; 2 – С; 3 – С карбоксильной группы (С-1); 4 и 5 – нет.

6. б.

7. а.
3.7. Глюконеогенез
1. 2Сукцинат + 2FAD + 2GТР + 2АТР + 6Н₂О  глюкоза + + 2FADH₂ + 2GDP + 2ADP + 4р_i + 2СО₂.

2. 2Пируват + 2NADH + 2Н⁺ + 4АТР + 2GТР + UТР + 6Н₂О   глюкоза + 2NAD⁺ + 2GDP + 4ADP + UDP + 7р_i; 8 высокоэнергетических фосфатных связей.

3. Нет. Свободная глюкоза образуется только в печени и почках.

4. Глюкагон, активируя синтез своего вторичного посредника сАМР, стимулирует глюконеогенез. сАМР, одновременно с этим, активирует киназу, которая фосфорилирует пируваткиназу, вызывая тем самым ее ингибирование. В мышце адреналин увеличивает образование вторичного посредника сАМР, который стимулирует гликолиз для выработки энергии, поэтому торможение пируваткиназы здесь было бы неуместным.

5. Синтеза глюкозы de novo не происходит; имеет место перераспределение метки. Если мечена метильная группа ацетилCоА, то меченными окажутся 1, 2, 5, 6 остатки глюкозы.
3.8. Фотосинтез
1. а) Строма.

б) Тилакоиды.

в) Крахмал.

г) Хлорофилл.

д) Фотосинтетический транспорт электронов (световые); фиксация углерода темновые).

е) Рибулозобисфосфат-карбоксилаза.

ж) Кальвина (фиксация углерода)

з) Циклическое фосфорилирование.

2. а) Правильно.

б) Правильно.

в) Неправильно. При возбуждении электрона в хлорофилле переносится его энергия, но не сам электрон, от одной молекулы хлрофилла к другой с помощью резонансного механизма.

г) Неправильно. Перенос каждого электрона от Н₂О к NADP⁺ требует затраты энергии двух фотонов, по одному для каждой фотосистемы. Следовательно, восстановление NADP⁺ до NADPН, для которого нужно два электрона, требует четырех фотонов.

д) Неправильно. При циклическом фотофосфорилировании образуется только АТР (а не NADPН), и равновесие между циклическим и нециклическим фосфорилированием зависит от потребности не в АТР, а в NADPН.

е) Неправильно. Непосредственно световая энергия необходима для образования О₂, тогда как для фиксации СО₂ световая энергия требуется лишь опосредованно.

ж) Правильно.

з) Правильно.

3. Это является выражением ключевого аспекта фотосинтеза – вода расщепляется светом и кислород при фотосинтезе образуется из воды.

4. Концентрация 3-фосфоглицерата повысится, а концентрация рибулозо-1,5-бисфосфата снизится.

5. Альдолаза участвует в цикле Кальвина, тогда как в пентозофосфатном пути – трансальдолаза.

6. а) С-1; б) С-3, С-4, С-5; в) С-1; г) С-1.

7. В эритрозо-4-фосфате метки нет; во фруктозо-6-фосфате мечены С-1 и С-3.

1 2 3 4 5 6 7

	Учебно-методический комплекс «Биохимия» 3 курс, V семестр 020201. 65 «Биология (специалист)» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов III курса факультета естественных наук, направление подготовки 020201. 65...		Учебно-методический комплекс «Биохимия» 3 курс, V семестр 020201. 65 «Биология (специалист)» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов III курса факультета естественных наук, направление подготовки 020201. 65...
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Биохимия и молекулярная биология» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального...		Учебно-методический комплекс «Немецкий язык в экономике» Часть 2 (Ш курс) Программа подготовки уровня «Бакалавр» по аспекту «Язык профессии» по немецкому языку ( в качестве основного )Уровень –B2-C1
	Учебно-методический комплекс Новосибирск 2013 г. Учебно-методический... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов 2 курса совместного Китайско-российского института, направление подготовки...		5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов на практике Вид практики учебная (очная форма обучения –2 курс, 4 семестр; заочная – 3 курс, 6 семестр) – две недели
	Учебно-методический комплекс по дисциплине «Деньги, кредит, банки» Учебно-методический комплекс рекомендован к изданию кафедрой «Банковское дело» и утвержден Учебно-методическим советом (протокол...		Учебно-методический комплекс по специальности 030900. 62 «Юриспруденция»... Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры государственно-правовых дисциплин мигуп
	Учебно-методический комплекс дисциплины Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального...		Учебно-методический комплекс дисциплины Учебно-методический комплекс составлен на основании требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального...
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Трудовое право» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального...		Учебно-методический комплекс дисциплины «Компьютерная подготовка» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального...
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Иностранный язык» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального...		Учебно-методический комплекс дисциплины «Иностранный язык» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального...
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Информатика» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального...		Учебно-методический комплекс дисциплины «производственный менеджмент» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального...

Учебно-методический комплекс «Биохимия» 3 курс, V семестр 06. 03. 01 «Биология (академический бакалавр)»

Глава 2. ФЕРМЕНТЫ

Похожие: