Кислотно-основные свойства. Эти свойства аминокислот определяют многие физико-химические и биологические свойства белков. На этих свойствах основаны, кроме того, почти все методы выделения и идентификации аминокислот. Аминокислоты легко растворимы в воде. Они кристаллизуются из нейтральных водных растворов в форме биполярных (амфотерных) ионов (цвиттерионов), а не в виде недиссоциированных молекул (последнюю структуру приводят для удобства представления, однако все аминокислоты при физиологических значениях рН имеют структуру цвиттериона).
При растворении в воде кристаллическая аминокислота, например аланин, может реагировать или как кислота (донатор протона):
Если радикалы аминокислот нейтральные, то они почти не оказывают влияния на диссоциацию α-карбоксильной группы или α-аминогруппы, и величины рК (отрицательный логарифм константы диссоциации) остаются относительно постоянными. Вследствие этого кривые диссоциации почти всех нейтральных аминокислот накладываются друг на друга и могут быть рассмотрены на примере аланина. Если к раствору аланина (например, 0,1 М) в воде постепенно прибавлять сильную кислоту (0,1 М раствор НСl) или сильную щелочь (0,1 М раствор NaOH), то получим кривую титрования аланина, типичную для всех нейтральных аминокислот (рис. 1.6).
Кажущиеся величины рК’ для α-карбоксильной группы и α-аминогрупп (т.е. значения рН, при которых эти группы в среднем наполовину диссоциированы) довольно сильно различаются, составляя pK1 = 2,34 и рК2 = 9,69. При низком значении рН (ниже pK1‘) почти все молекулы аланина являются полностью протонированными и несут положительный заряд. Другими словами, при высокой концентрации водородных ионов в растворе тенденция к диссоциации водорода из структуры аланина оказывается незначительной. Из кривой титрования видно, что точка перехода между ветвями кривой располагается при рН 6,02.
Это означает, что при данном значении рН суммарный (или средний) электрический заряд молекулы аланина равен нулю и она не перемещается в электрическом поле ни к аноду, ни к катоду (изоэлектрическое состояние). Такое значение рН получило название изоэлектрической точки и обозначается pI. Изоэлектрическая точка аминокислот, не содержащих дополнительных NH2— или СООН-групп, представляет собой среднее арифметическое между двумя значениями рК’:
Изоэлектрическая точка ряда других аминокислот, содержащих дополнительные кислотные или основные группы (аспарагиновая и глутаминовая кислоты, лизин, аргинин, тирозин и др.), зависит, кроме того, от кислотности или основности радикалов этих аминокислот. Для лизина, например, рI должна вычисляться из полусуммы значений рК’ для α- и ε-NН2-групп. Таким образом, в интервале рН от 4,0 до 9,0 почти все аминокислоты существуют преимущественно в форме цвиттерионов с протонированной аминогруппой и диссоциированной карбоксильной группой. Следует отметить, что при физиологических значениях рН тканей и крови (7,1 и 7,4 соответственно) аминокислоты (за ислючением гистидина) не обладают измеримой буферной емкостью. Эту способность они приобретают только при значениях рН, близких к величинам их рК (т.е. при рН 1,7-3,2 и 8,6-10,8).
Рис. 1.6. Кривые, полученные при титровании 0,1 М раствора аланина 0,1 М раствором НСl (а) и 0,1 М раствором NaOH (б).
Стереохимия аминокислот. Важнейшим свойством аминокислот, освобождающихся в процессе гидролиза природных белков в условиях, исключающих рацемизацию, является их оптическая активность. Будучи растворенными в воде (или в НСl), они способны вращать плоскость поляризованного луча (исключение составляет глицин). Это свойство связано с наличием в молекуле всех природных аминокислот (за ислючением глицина) в α-положении асимметрического атома углерода (т. е. атома углерода, все четыре валентные связи которого заняты различными заместителями). Величины удельного вращения вправо или влево являются количественной характеристикой оптической активности, и для большинства аминокислот [а] 2 р составляет от 10 до 30°. Примерно половина аминокислот белков оказалась правовращающей, их обозначают знаком «+» (Ала, Иле, Глу, Лиз и др.), а чуть меньше половины — левовращающей (Фен, Трп, Лей и др.), их обозначают знаком «–». Все эти аминокислоты принадлежат к L-ряду, а величина и знак оптического вращения зависят от природы радикалов аминокислот и значения рН раствора, в котором измеряют оптическое вращение.
Стереохимию аминокислот принято оценивать не по оптическому вращению, а исходя из абсолютной конфигурации всех четырех замещающих групп, расположенных вокруг асимметрического атома углерода в вершинах модели тетраэдра. Абсолютную конфигурацию аминокислот принято соотносить стереохимически с соединением, произвольно взятым для сравнения, а именно с глицериновым альдегидом, также содержащим асимметрический атом углерода. Ниже представлены L- и D-стереоизомеры глицеринового альдегида. Рядом показаны пространственные конфигурации L-и D-аланина:
Все аминокислоты, образующиеся при гидролизе природных белков в условиях, исключающих рацемизацию, принадлежит к L-ряду. Таким образом, природные аминокислоты имеют пространственное расположение, аналогичное конфигурации L-глицеринового альдегида. Следует еще раз подчеркнуть, что символы L и D означают принадлежность данной аминокислоты по своей стереохимической конфигурации к L- или D-ряду, в то время как знак «+» или «–» указывает на направление изменения плоскости поляризации светового луча. Среди белковых аминокислот имеются две аминокислоты (треонин и изолейцин), которые содержат по два асимметрических атома углерода. Следовательно, если не в природе, то, во всяком случае, в лаборатории возможно получить четыре стереоизомерные формы этих аминокислот . Для треонина известны все четыре изомера. Если условно обозначить символом L выделенный из природных белков треонин, то его зеркальное отображение называют D-треонином. Два других изомера, получивших наименование диастереоизомеров, или аллоформ, также могут иметь L- и D-формы. Структурные конфигурации всех четырех стереоизомеров треонина можно представить следующими формулами:
Как отмечалось, в белковой молекуле D-аминокислоты не обнаружены , однако в живой природе они широко распространены.
Так, D-изомеры глутаминовой кислоты, аланина, валина, фенилаланина, лейцина и ряда других открыты в клеточной стенке бактерий; в составе некоторых антибиотиков, в частности актиномицинов, бацитрацина, грамицидинов А и S, содержатся аминокислоты D-конфигурации.
Аминокислотный состав (качественный и количественный) многих тысяч белков, полученных из разных источников, выяснен (табл. 1.4).
При анализе данных табл. 1.4 виден ряд закономерностей. На долю дикарбоновых аминокислот и их амидов в большинстве белков приходится до 25–27% всех аминокислот. Эти же аминокислоты вместе с лейцином и лизином составляют около 50% всех аминокислот. В то же время на долю таких аминокислот, как цистеин, метионин, триптофан, гистидин, приходится не более 1,5–3,5%. В протаминах и гистонах отмечено высокое содержание основных аминокислот аргинина и лизина, соответственно 26,4 и 85,2% (см. «Химия простых белков»).
Химические реакции для открытия и определения аминокислот в гидролизатах белков. В курсе органической химии подробно рассмотрено множество химических реакций, характерных для α-амино- и α-карбоксильных групп аминокислот (ацилирование, алкилирование, нитрование, этерификация и др.). Здесь будут рассмотрены общие цветные реакции для обнаружения индивидуальных аминокислот и аминокислот, входящих в состав белков, основанные на химической природе радикалов аминокислот (табл. 1.5).
Для открытия в биообъектах и количественного определения аминокислот успешно применяется реакция их с нингидрином. На I стадии реакции образуется восстановленный нингидрин за счет окислительного дезаминирования аминокислот (параллельно происходит декарбоксилирование аминокислот):
На II стадии образовавшийся аммиак реагирует с эквимолярными количествами окисленного и восстановленного нингидрина, образуя сине-фиолетовый продукт, интенсивность окраски которого (при 570 нм) пропорциональна количеству аминокислоты:
На основе нингидриновой реакции были разработаны методы количественного определения аминокислот, в частности метод распределительной хроматографии на бумаге, впервые внедренный в 1944 г. (А. Мартин и Р. Синдж). Эта же реакция используется благодаря своей высокой чувствительности в автоматическом анализаторе аминокислот. Впервые такой прибор сконструировали Д. Шпакман, С. Мур и У. Стейн (рис. 1.7). После разделения смеси аминокислот в колонках, заполненных специальными ионообменными смолами (сульфополистирольный катионит), ток элюента из колонки поступает в смеситель, туда же поступает раствор нингидрина; интенсивность образующейся окраски автоматически измеряется на фотоэлектроколориметре и регистрируется самописцем. Этот метод нашел широкое применение в клинической практике при исследовании крови, мочи, спинномозговой жидкости. С его помощью за 2–3 ч можно получить полную картину качественного состава аминокислот в биологических жидкостях и выявить наличие в них необычных азотсодержащих веществ, что имеет важное диагностическое и прогностическое значение.
Рис. 1.7. Работа автоматического анализатора аминокислот (принципиальная схема
по Шпакману, Муру и Стейну).
1 — смеситель; 2 — фотоэлектроколориметр; 3 — самописец.
Автоматические анализаторы аминокислот все время совершенствуются, повышаются чувствительность методов и скорость проведения анализа. Так, в современных приборах высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) удается проводить анализ гидролизата белка за 45 мин, определяя при этом концентрацию аминокислот в пикомолях (рис. 1.8).
Смесь аминокислот может быть успешно разделена также методом электрофореза на бумаге. При рН 6,0 возможно хорошее разделение кислых и основных аминокислот с нейтральными. В этом случае отрицательно заряженные (кислые) аминокислоты будут двигаться к аноду, а положительно заряженные – к катоду. Нейтральные аминокислоты остаются на линии старта.
Для их разделения электрофорез обычно проводят при рН 1,8–2,0, когда все они мигрируют к аноду с незначительным, но уловимым различием в подвижности. После электрофореза местоположение аминокислот на электофореграмме выявляют с помощью химических реакций, а после элюции окрашенных продуктов определяют их количественно.
Рис. 1.8. ВЭЖХ аминокислот по Цеху и Вольтеру. Разделение на колонке (3 х 250 мм), наполненной ионообменной смолой – полистиролдивинилбензолом. Концентрация аминокислот 500 пмоль/л, реактив для детектирования – флюорескамин, образующий с аминогруппой сильно флюоресцирующее соединение.
1 — Асп; 2 — Тре; 3 — Сер; 4 — Глу; 5 — Гли; 6 — Ала; 7 — Цис; 8 — Вал; 9 — Мет; 10 -Иле; 11 — Лей; 12 — Тир; 13 — Фен; 14 -Лиз; 15 — Гис; 16 — Арг.
источник
Электрофорез
2. Электрофорез с подвижной границей.
4. Изоэлектрическая фокусировка.
Белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, находясь в растворе несут определенный электрический заряд благодаря наличию групп, способных к электролитический диссоциации. Общий заряд данной частицы определяется, прежде всего, концентрацией Н + -ионов в среде. Под действием электрического тока заряженные частицы перемещаются к катоду или аноду в зависимости от знака их суммарного заряда. Такое явление носит название электрофореза. Скорость движения частиц (см/с) при напряженности электрического поля 1 В/см называется электрофоретической подвижностью.Она имеет размерность см 2 /с -1 ·в -1 .
Различия в подвижности частиц служат основой для разделения смесей веществ.
Если приложить к электропроводящему раствору равномерное электрическое поле (Е), то на частицу будет действовать сила ускорения:
где d– расстояние между электродами, q – заряд молекулы. Так как молекула перемещается не в вакууме, то на неё действует противоположно направленная сила трения, которая зависит от размеров, формы молекулы, вязкости среды и описывается уравнением Стокса:
где f– коэффициент трения, v – скорость движения молекулы. Для сферических частиц коэффициент трения равен 6πηr, где r – радиус частиц и η – коэффициент вязкости растворителя. В растворе силе ускорения противодействует сила трения, поэтому:
Е/d·q = 6πηrv, преобразуя выражение, получим:
Таким образом, скорость молекулы (v) пропорциональна напряженности электрического поля Е/d и заряду молекулы и обратно пропорциональна размеру молекулы и вязкости среды. Заряд и размер являются строго индивидуальными характеристиками молекулы. Следовательно, и путь, который пройдет та или иная молекула при электрофорезе за определенный интервал времени, тоже будет характерен для данной молекулы.
Существуют три основных типа электрофоретических систем – электрофорез с подвижной границей, зональный электрофорез и стационарный электрофорез.
Элекрофорез с подвижной границей
Электрофорез макромолекул, растворенных в буфере с соответствующим значением рН, проводится в V-образной кювете с прямоугольным поперечным сечением. Раствор макромолекул в буфере заливают в нижнюю часть кюветы, доливают оба конца трубки тем же буфером и монтируют в них электроды. Если вести электрофорез в щелочном буфере, то все белки заряжаются отрицательно и начинают перемещаться к аноду: скорость перемещения данного белка зависит от его рН, и от величины суммарного заряда при данном рН буфера. Как видим, в данном методе электрическое поле прикладывается к исходно разной границе между раствором молекул и буфером. Скорость миграции заряженных частиц определяется путем наблюдения за перемещением этой границы. Если раствор содержит гетерогенную смесь ионизированных макромолекул, то можно увидеть множество движущихся границ. Способы наблюдения за пограничными изменениями концентрации вещества основаны на измерении градиента показателя преломления, который пропорционален градиенту концентрации.
Сконструирование Филпонтом и Свенссоном астигматической фотокамеры со специальной оптической системой, называемой шлирен-оптикой, позволяет непосредственно регистрировать градиент показателя преломления вдоль кюветы.
Электрофорез по методу подвижной границы нашел широкое применение при исследовании белков. Этот метод в основном используется для определения подвижностей и изоэлектрических точек белков, т.к. количественно трудно оценить подвижности. Метод электрофореза с подвижной границей используется редко.
Зональный элекрофорез
В зональном электрофорезе пятно или тонкий слой раствора, нанесенного на полутвердый или гелеобразный материал, помещают в электрическое поле, в результате чего молекулы перемещаются по или через материал носитель. В первую очередь функцией носителя является предотвращение механических воздействий и конвекции, которая происходит в результате температурных или высокой плотности концентрированных растворов.
Однако, носитель может действовать в качестве молекулярного сита, приводя тем самым к хроматографическим эффектам, что может или улучшить разделение, или ухудшать его.
а) электрофорез на бумаге.
В качестве носителя здесь используется фильтровальная бумага, которая должна содержать 96% α-целлюлозы, нерастворимой в концентрированном растворе NaOH. Приборы для электрофореза состоят из двух электродных сосудов и устройства для поддержания полосок фильтровальной бумаги. В качестве электродов обычно применяются платиновые проволоки. Можно использовать и угольные электроды. Для предотвращения чрезмерного испарения всю систему помещают в закрытую камеру, что обеспечивает создание влажной атмосферы.
Перед анализом электрофоретическую бумагу погружают в буферный раствор, слегка промокают между чистыми листами промокательной бумаги, а затем помещают на подставку.
Пробу наносят либо капиллярной пипеткой с закрученным носиком, либо с помощью различных аппликаторов, обеспечивающих быстрое и равномерное нанесение исследуемого раствора.
После нанесения проб к кювете подключают напряжение. Для наблюдения за ходом электрофореза на бумагу наносят пятно определенного стандартного вещества. По окончании процедуры бумагу высушивают при 105-110°С. Макромолекулы затем можно обнаружить при помощи соответствующего метода окрашивания.
Б) электрофорез в ПААГ.
В качестве среды для электрофоретического разделения макромолекул наиболее широкое распространение получил ПААГ, обладающий рядом преимуществ. Среди них можно отметить химическую стабильность, инертность, прозрачность в широком диапазоне длин волн, возможность получения пор с заданной величиной, отсутствием адсорбции. С помощью ПААГ можно разделить вещества с молекулярной массой от 2500 до 2000000 дальтон.
Системы электрофореза в ПААГ можно разделить на две группы по применяемым буферным системам. К первой относятся системы вертикального и горизонтального электрофореза, в которых применяется один тип буфера в электродных камерах и геле. Ко второй группе относятся системы вертикального «диск-электрофореза»: в них используются разные виды буферов (2-3) и гели разной концентрации. Название данного метода происходит от английского слова discontinuty (прерывистый), обозначающего в данном контексте неоднородность электрофоретической среды. Для диск-электрофореза характерны скачкообразные изменения рН, концентрации геля и градиента напряжения.
Прибор для диск-электрофореза состоит из верхнего и нижнего резервуара для электродного буфера и вертикальной стеклянной трубки. Нижняя часть трубки заполняется разделяющим гелем с мелкими порами, которые действуют как молекулярное сито по отношению к изучаемым макромолекулам. Над разделяющим гелем находится концентрирующий гель, имеющий крупные поры и поэтому не обладающий свойствами молекулярного сита, а еще выше расположен стартовый гель, содержащий пробу и краситель, используемый в качестве свидетеля.
Принцип диск-электрофореза основан на эффекте подвижной границы Кольрауша, суть которого состоит в использовании двух разных буферов: в электродных камерах трис-глициновый буфер (рН 8,3) , а в концентрирующих(рН 6,7) и разделяющем гелях(рН 8.9) – трис-НСl. В электродном буфере рН на 1,5-2 единицы выше, чем в концентрирующем. Образец растворяется в том же буфере, который используется в концентрирующем геле. При рН 8,3 глицин находится в виде цвиттериона:
После включения тока все ионы (в том числе белки и краситель) начинают двигаться к аноду в следующей последовательности: Сl — > бромфеноловый синий > белки > глицинат.
Рис. 1. Прибор для диск-электрофореза.
Между ионами хлора и глицината образуется граница раздела. Так как оба эти иона принадлежат к одной и той же электрической системе, то в области глицинатных ионов напряжение, а следовательно, и их скорость, возрастают, а в области ионов хлора напряжение и скорость уменьшаются. Следовательно, замыкающие глицинатные ионы будут стремиться догнать ведущие ионы хлора, а зона белков и красителя, находящаяся между ними, будет сужаться (концентрироваться). Этот процесс происходит в концентрирующем (крупнопористом) геле.
Когда подвижная граница доходит до мелкопористого геля (рН 8,9), то, с одной стороны, подвижность глицинатных ионов возрастает, а с другой – на белки начинает действовать эффект молекулярного сита, и они отстают от подвижной границы. Таким образом, белки попадают в более щелочной трис-глициновый буфер, их отрицательный заряд возрастает, и они разделяются согласно своим индивидуальным характеристикам (заряду, форме молекул, молекулярному весу).
При проведении электрофореза гель полимеризуется непосредственно в стеклянной трубке, которую потом соединяют с сосудами с буфером. Образец суспендируют в концентрированном растворе сахарозы и наносят на поверхность геля в виде тонкого слоя с помощью пипетки. Электрофорез прекращают, когда зона красителя (подвижная граница) проходит 0,8-0,9 длины геля. Затем гель извлекают из трубки и окрашивают специальными красителями обнаружения зон. Каждую зону можно характеризовать по значениям их Rf или по площади пика после денсатометрирования. Диск-электрофоретический метод особенно часто используется для разделения белков.
источник
Выберите правильное утверждение.
1. Нейтральной аминокислотой является:
а) аргинин; б) лизин; в) аланин; г) аспарагиновая кислота; д) гистидин.
2. Нингидриновый реактив используют для обнаружения:
а) глюкозы; б) a -аминокислот; в) нуклеиновых кислот; г) полисахаридов; д) холестерола.
3. В изоэлектрической точке белок:
а) имеет наименьшую растворимость; б) обладает наибольшей степенью ионизации; в) является катионом; г) является анионом; д) денатурирован.
4. При проведении электрофореза в условиях, где pH буферного раствора выше, чем изоэлектрическая точка белка, последний:
а) мигрирует к катоду; б) мигрирует к аноду; в) остается на линии старта; г) образует биполярный ион; д) подвергается гидролизу.
5. Скорость гельфильтрации белков зависит:
а) от величины заряда белковой молекулы; б) от формы белковой молекулы; в) от величины оптического вращения; г) от величины молекулярной массы; д) от растворимости белка.
6. В формировании третичной структуры белковой молекулы участвуют перечисленные ниже связи и взаимодействия за исключением:
а) ионных связей; б) координационных связей; в) водородных связей; г) гидрофобных взаимодействий; д) ковалентных связей.
7. b -структура полипептидной цепи ярко представлена в молекуле:
а) сывороточного альбумина б) миоглобина; в) парамиозина; г) фиброина шелка; д) гемоглобина.
8. Наибольшей степенью a -спирализации обладает полипептидная цепь в молекуле:
а) миоглобина; б) рибонуклеазы; в) лизоцима; г) химотрипсиногена; д) пепсина.
Сопоставьте два утверждения и дайте ответ в форме А>Б; Б>А; А=Б.
9. А. Содержание отрицательно заряженных групп в молекуле аминокислоты в изоэлектрической точке. Б. Содержание положительно заряженных групп в молекуле аминокислоты в изоэлектрической точке.
10. А. Значение pH в изоэлектрической точке лизина. Б. Значение pH в изоэлектрической точке глицина.
11. А. Растворимость альбуминов в воде. Б. Растворимость глобулинов в воде.
Выберите из нижеследующих утверждений правильные.
12. а) Белки содержат атомы углерода, водорода, кислорода и азота; б) содержание азота в белках колеблется от 14 до 20 %; в) при гидролизе белка образуется некоторое количество аммиака; г) белки состоят главным образом из аминокислот.
13. а) Белки проявляют коллоидные свойства; б) на свойства белков не влияют изменения pH и повышение температуры среды; в) белки содержат свободные аминогруппы, принадлежащие e -аминогруппе остатка лизина, и свободные карбоксильные группы, принадлежащие остаткам аспарагиновой и глутаминовой кислот; специфические свойства аминокислот обусловлены наличием пептидных связей в них.
Выберите правильные парные сочетания ключевых слов или фрагментов фраз (обозначены буквами А, Б, В, Г, Д) и смысловых завершающих предложений (обозначены буквами а, б, в, г, д).
14. А. Оксилизин. Б. Серин. В. Триптофан. Г. Пролин. Д. Гистидин.
а) Содержит кольцо индола; б) иногда встречающаяся в составе белков аминокислота; в) a -аминокислота; г) a -амино-b -оксипропионовая кислота; д) содержит кольцо имидазола.
15. А. Родопсин. Б. Вирус табачной мозаики. В. Миоглобин. Г. Хлорофилл. Д. Инсулин.
а) Рибонуклеопротеид, содержащий 6% РНК; б) простетическая группа белка, участвующего в фотосинтезе; в) хромопротеид, присутствующий в палочках сетчатки глаза и определяющий остроту сумеречного зрения; г) белок мышц млекопитающих, связывающий кислород; д) белок с гормональной активностью, участвующий в регуляции углеводного обмена.
16. А. Растворимость белка. Б. Осмотическое давление белковых растворов. В. Скорость седиментации белков.
а) Зависит от величины молекулярной массы белка; б) зависит от величины pH и ионной силы раствора; в) зависит от числа растворенных молекул.
17. А. Ковалентные связи. Б. Ионные связи и гидрофобные взаимодействия. В. Внутримолекулярные водородные связи. Г. Межмолекулярные водородные связи.
а) Осуществляют связь между белковой и небелковой составляющими в молекулах липопротеидов; б) используются при соединении аминокислот в белковой молекуле; в) принимают участие в поддержании складчатой b -структуры полипептидной цепи; г) поддерживают a -спиральную конфигурацию полипептидной цепи.
18. Напишите структурную формулу следующего пептида:
(H2N)гли-гли-про-три-мет(глу)5-ала-тир-гли-три-мет-асп-фен(ОН).
Укажите, какие соединения получатся при действии на него бромциана, учитывая, что последний расщепляет пептидную связь, образованную метионином, превращая метионин в гомосеринлактон:
19. Определите изоэлектрическую точку следующих аминокислот: глицина, a -аланина, b -аланина, изолейцина, саркозина и двух дипептидов: глицилглицина и глицилаланина при 25╟ С, зная, что pKa при указанной температуре соответственно равны:
20. Рассчитайте значения изоэлектрических точек глицина, аспарагиновой кислоты и лизина. Значения pKa для указанных аминокислот следующие:
Аспарагиновая кислота
В каких позициях от линии старта окажутся перечисленные аминокислоты после их электрофоретического фракционирования в буферной системе с pH=6,5?
21. Смесь аминокислот, содержащая валин, лейцин, аспарагиновую кислоту, лизин, гистидин и серин, была подвергнута фракционированию методом электрофореза на бумаге при pH=6,2. Какие из указанных аминокислот будут перемещаться к катоду, к аноду или останутся на линии старта?
22. В гидролизате пептида найдены ала, вал, глу, фен, тир, гли, лиз, лей, мет, и NH3. При обработке пептида по методу Сэнгера выявлен ДНФ-аланин, карбоксипептидазой — глицин. В триптическом гидролизате обнаружено два пептида: первый состоит из вал, ала, глн, лиз, фен; второй — из мет, гли, лей, тир и при обработке по Санджеру даёт ДНФ-лейцин. В химотриптическом гидролизате найдено три пептида: первый содержит мет, гли; второй — вал, ала, фен, глн; третий — лей, тир, лиз. Выведите на основании всей совокупности данных первичную структуру исходного пептида.
23. Содержание меди в гемоцианине, выделенном из разных видов животных, таково: рак — 0,32%, омар — 0,34%, осьминог — 0,38%, улитка — 0,29%, мечехвост — 0,173%. Рассчитайте и сравните минимальные молекулярные массы гемоцианинов разного происхождения.
24. Используя обозначения: К — катод, А — анод, С — линия старта, укажите направление перемещения при электрофорезе следующих белков: а) тропомиозин — в буферной системе с рН=5,1; б) гемоглобин — рН=4,8; в) рибонуклеаза — рН=4,2; 9,5 и 11,3, учитывая, что изоэлектрическая точка тропомиозина — 5,1, гемоглобина — 6,8 и рибонуклеазы — 9,45.
25. При каких значениях рН наиболее целесообразно электрофоретическое фракционирование нижеперечисленных белковых смесей: а) миозина и гемоглобина; б) уреазы и гемоглобина; в) щелочной фосфатазы, сывороточного альбумина и уреазы; г) цитохрома с и гемоглобина, если изоэлектрическая точка миозина — 5,4; щелочной фосфатазы — 4,5; гемоглобина — 6,8; уреазы — 5,0; цитохрома с -10,65.
26. Гемоглобин взаимодействует с кислородом с образованием комплекса, в котором на 4 моль кислорода приходится 1 моль гемоглобина. Вычислите число молекул гемоглобина, необходимое для переноса 1 мл кислорода (у. н.).
27. Цитохром с содержит 0,426% железа. Рассчитайте минимальную молекулярную массу этого белка.
28. Медьсодержащими белками являются все из перечисленных, кроме: а) ксантиноксидазы; б) уриказы; в) аскорбатоксидазы; г) галактозооксидазы; д) цитохромоксидазы.
29. Где содержание железа больше — в молекуле гемоглобина или миоглобина?
30. Проводят электрофорез аминокислот на бумаге: каплю раствора, содержащего смесь глицина, глутаминовой кислоты, лизина, аргинина и гистидина, нанесли на середину полоски бумаги и дали ей высохнуть. Затем бумагу смочили буфером с рН 6,0 и к концам полоски приложили электрическое напряжение.
а) Какая аминокислота (ы) будет двигаться к аноду?
б) Какая аминокислота (ы) будет двигаться к катоду?
в) Какая аминокислота (ы) останется на стартовой точке или вблизи нее?
31. Напишите структурную формулу изолейцина.
а) Сколько хиральных центров имеет молекула изолейцина?
б) Сколько оптических изомеров может быть у изолейцина?
в) Нарисуйте перспективные формулы оптических изомеров изолейцина.
32. Известно, что величина pK’ аминокислот в свободном виде и в составе пептидов разная. Кривая титрования аминокислоты аланина отражает процессы ионизации соответственно карбоновой кислоты и протонированного амина. Титрование ди-, три- и олигопептидов аланина, содержащих более четырех остатков этой аминокислоты, свидетельствует об ионизации только двух функциональных групп, хотя экспериментально найденные величины их pK’ различны.
Аминокислота или пептид
а) Нарисуйте структурную формулу пептида Ala-Ala-Ala. Укажите функциональные группы, которым соответствуют величины рК’1 и рК’2.
б) При переходе от Ala к олигопептидам, состоящим из остатков Ala, величина рК’1 возрастает. Объясните, почему это происходит.
в) При переходе от Ala к олигопептидам, состоящим из остатков Ala, величина рК’2 уменьшается. Объясните причину этого.
33. Уильям Астбери первым заметил, что рентгенограмма шерсти указывает на присутствие структурной единицы, повторяющейся вдоль волокна с интервалом около 0,54 нм. После растяжения шерсти, подвергнутой действию пара, на рентгенограмме появлялись признаки изменения периодичности структуры: новая структурная единица повторялась через каждые 0,70 нм. После того, как обработанная паром шерсть укорачивалась, на рентгенограмме снова возникала периодичность около 0,54 нм. Хотя эти наблюдения послужили ключом к пониманию молекулярной структуры шерсти, в то время Астбери не смог их интерпретировать. Исходя из современных данных о структуре шерсти, объясните эти наблюдения.
34. Считается, что волос человека растет со скоростью 15-20 см в год. Зона роста находится у основания волоса, где в клетках эпидермиса синтезируются a -кератиновые нити, скручивающиеся затем наподобие канатов. Основным структурным элементом a -кератина является a -спираль, шаг которой составляет 0,54 нм, а на виток приходится 3,6 аминокислотных остатков. Предположив, что фактором, лимитирующим рост волос, служит биосинтез a -спиральных цепей кератина, рассчитайте скорость образования пептидных связей в цепях a -кератина (число пептидных связей в 1 с), которая могла бы обеспечить наблюдаемое удлинение волос за 1 год.
35. Содержание цистина определяет механические свойства многих белков. В молекулах целого ряда природных белков содержится большое число остатков цистина. При этом наблюдается корреляция между механическими свойствами белков (прочностью на разрыв, вязкостью, твердостью) и содержанием цистина. Например, глутенин (богатый цистином белок пшеницы) определяет вязкость и эластичность теста, приготовленного из пшеничной муки. Точно так же твердый и прочный панцирь черепахи обязан этими свойствами высокому содержанию цистина в a -кератине, из которого он состоит. Какова молекулярная основа наблюдаемой корреляции между содержанием цистина и механическими свойствами белка?
36. Если шерстяной свитер или шерстяные носки постирать в горячей воде, а затем высушить в электросушилке, они становятся меньше. Исходя из того, что известно о структуре a -кератина, как объяснить это явление? Вместе с тем шелк при тех же условиях не дает такой усадки. Объясните, почему.
37. Большинство глобулярных белков при кратковременном нагревании до 65 о С денатурирует с полной потерей активности. Однако те глобулярные белки, в которых содержится много остатков цистина, денатурируют только при более длительном нагревании до более высоких температур. Одним из таких белков является рибонуклеаза, содержащая 124 аминокислотных остатка в единственной полипептидной цепи, в которой имеется четыре поперечные дисульфидные связи, образованные остатками цистина. Чтобы полипептидная цепь рибонуклеазы развернулась, необходимо нагреть содержащий ее раствор до высокой температуры. Если затем быстро охладить его, то ферментативная активность восстанавливается. Можете ли Вы указать молекулярную основу такого поведения?
38. При благоприятных условиях бактерия Halobacterium halobium синтезирует мембранный белок бактериородопсин (мол.масса 26000). Молекулы этого белка, имеющего пурпурный цвет, обусловленный присутствием в них ретиналя, образуют в клеточных мембранах агрегаты в виде пурпурных «заплаток». Бактериородопсин действует как активируемый светом протонный насос и таким образом снабжает клетки энергией. Показано, что этот белок состоит из семи параллельных a -спиральных сегментов, пронизывающих мембрану бактериальной клетки толщиной 4,5 нм. Рассчитайте минимальное число аминокислот, которое должно содержаться в одном сегменте a -спирали, чтобы он мог полностью пронизывать мембрану. Оцените, какая доля аминокислотных остатков бактериородопсина участвует в образовании a -спиральных сегментов (средняя молекулярная масса одного аминокислотного остатка равна 110). Приведите обоснование Ваших расчетов.
39. Патогенные бактерии Clostridium perfringens, являющиеся возбудителями газовой гангрены, при которой происходит разрушение тканей, выделяют фермент, эффективно катализирующий гидролиз пептидной связи (выделено жирным шрифтом) в последовательности:
где X и Y — любая из 20 аминокислот. Каким образом этот секретируемый фермент помогает бактерии проникать в ткани человека? Почему этот фермент не приносит вреда самой бактерии?
40. Глобулярные белки характеризуются определенным расположением специфических аминокислот. По данным рентгеноструктурного анализа миоглобина и других одноцепочечных глобулярных белков небольших размеров был сделан ряд обобщений, касающихся укладки полипептидных цепей растворимых белков. Исходя из этих обобщений, укажите наиболее вероятное расположение (внутри или на поверхности молекулы нативного глобулярного белка) аминокислотных остатков аспарагиновой кислоты, лейцина, серина, валина, глутамина и лизина. Поясните свой ответ.
41. Олигомерный белок массой 660 мг обрабатывали избытком 2,4-динитрофторбензола в слабощелочной среде до завершения химической реакции. Затем пептидные связи белка были подвергнуты полному гидролизу путем нагревания белка в присутствии концентрированной HCl. В гидролизате содержалось 5,5 мг следующего соединения:
Никаких других 2,4-динитрофенильных производных, образующихся в реакции с a -аминогруппами аминокислот, обнаружено не было.
а) Объясните, почему эти данные можно использовать для определения числа полипептидных цепей в олигомерном белке.
б) Рассчитайте число полипептидных цепей в этом белке (молекулярная масса 132000).
42. Первое указание на то, что белки по молекулярной массе намного превосходят известные в то время органические соединения, было получено более 100 лет назад. Например, уже тогда было известно, что гемоглобин содержит 0,34 % (по весу) железа.
а) Исходя из этой информации, определите минимальную молекулярную массу гемоглобина.
б) Последующие эксперименты показали, что истинная молекулярная масса гемоглобина равна 64500. Какую информацию отсюда можно извлечь о числе атомов железа в гемоглобине?
43. Препарат мутантного гемоглобина подвергли трипсиновому гидролизу, а затем получили пептидную карту. При этом выяснилось, что мутантный гемоглобин отличается от нормального гемоглобина А тем, что содержит в одном из пептидов вместо остатка аспарагина остаток лизина.
а) Для чего проводится гидролиз гемоглобина трипсином?
б) Как можно было бы выявить этот мутантный гемоглобин более быстрым и простым способом?
44. Изобразите полные структуры следующих пептидов (ионизуемые группы изобразите в протонированном состоянии):
а)метионилглутамин,
б)глутамиласпартилфенилаланин,
в)phe-arg-trp-ile.
45. Полипептид, сильно сорбирующийся на колонке с сильнокислотным катионообменником при рН 3,5 можно вымыть с колонки, пропуская буфер с рН 8.
Объясните почему.
46. На рисунке изображена кривая титрования глутаминовой кислоты. Найдите:
а) три значения рКа,
б) значение рН, при котором будут существовать эквимолярные смеси частиц с зарядом -1 и -2,
в) область значений рН, в которой глутаминовая кислота заряжена отрицательно,
г) область рН, в которой сопряженная кислотно-основная пара глутаминовой кислоты с зарядами 0 и -1 обладает свойствами буферной смеси.
47. Обработка каким агентом (трипсином, химотрипсином, протеазой Fm, протеазой Sa или CNBr) приведет к образованию из большой полипептидной цепи инсулина смеси октапептида, нонапептида и тридекапептида?
При какой обработке вообще не будет расщепления?
48. Для построения калибровочной кривой для определения молярных масс методом ДСН-электрофореза использованы четыре чистых белка. Молекула белка 1 (М 15000) была самая маленькая. Подвижность белка 2 (М 35000) составляла 39%, подвижность белка 3 (М 25000) — 63%, подвижность белка 4 (М 20000) — 81% подвижности белка 1.
Постройте калибровочный график и определите молярную массу неизвестного белка, который в тех же условиях движется точно посредине между белками 2 и 3.
49. Раствор, содержащий белки, анализируется методами ДСН-электрофореза в ПААГ и катионообменной колоночной хроматографии. Полученные при этом результаты приведены на рисунке.
Какие выводы о составе исходного раствора белков можно сделать?
50. Пентапептид, образующийся при обработке белка трипсином, содержит аргинин, аспарагиновую кислоту, лейцин, серин и тирозин. Для определения аминокислотной последовательности провели три последовательных расщепления по Эдману.
Полученные после каждого расщепления пептиды имели следующий состав:
первое расщепление — аргинин, аспарагиновая кислота, лейцин, серин;
второе расщепление — аргинин, аспарагиновая кислота, серин;
третье расщепление — аргинин, серин.
Какова последовательность пентапептида?
51. Объясните, почему карбонильный атом кислорода и иминогруппа одной и той же пептидной связи не образуют водородной связи друг с другом.
52. Фермент был очищен до постоянной удельной активности; другие методы анализа подтвердили чистоту выделенного белка. Электрофорез в полиакриламидном геле образца, полученного на последней стадии очистки, выявил наличие в окрашенной пластине геля одной основной зоны и двух минорных. Более того, белок каждой из трех зон катализировал одну и ту же реакцию.
Какой вывод из этого следует?
53. Нарисуйте следующие структуры, стабилизированные водородными связями:
а) димер уксусной кислоты;
б) тирозин-карбоксилатную группу в молекуле белка;
в) ионную фосфат-гуанидиновую пару в фермент-субстратном комплексе;
г) пары оснований GC и GU (помните, что пара GU не укладывается в схему Уотсона-Крика).
54. Попробуйте предсказать, в какой конформации скорее всего окажутся приведенные ниже пептидные фрагменты в белке — в a -спирали или в составе b -структуры:
а) поли-L-лейцин;
б) поли-L-валин;
в) Pro-Glu-Met-Val-Phe-Asp-Ile;
г) Pro-Glu-Ala-Leu-Phe-Ala-Ala;
55. Сравните растворимость в воде и в эфире аминокислот и насыщенных жирных кислот и их физическое состояние.
Как эти различия связаны со структурой указанных соединений?
56. Какие функциональные группы встречаются в боковых цепях белков? Каково структурное и функциональное значение:
а) гидрофобных групп;
б) кислых и основных групп;
в) сульфгидрильных групп.
57. Перечислите названия всех изомерных трипептидов, содержащих по одному остатку тирозина, аланина и валина.
58. Напишите структурную формулу глицил-L-триптофанил-L-пролил-L-серил-L-лизина.
а) Какие аминокислоты можно получить из этого пептида в результате кислотного гидролиза?
б) В результате щелочного гидролиза?
в) В результате обработки азотистой кислотой с последующим кислотным гидролизом?
г) Куда будет смещаться этот пептид на электрофорезной пластинке при рН 7,0 — к катоду или к аноду? Чему примерно равна его изоэлектрическая точка?
59. Сравните структурные особенности и свойства следующих белков:
фиброина шелка,
бычьего сывороточного альбумина.
60. Как обычно меняется растворимость белков с изменением рН? Почему?
61. Располагая некоторым количеством агарозы, бромциана, 6-амино-гексановой кислоты и другими компонентами, необходимыми для проведения аффинной хроматографии, укажите, какие химические реакции должны обеспечить связывание триптофана через его аминогруппу.
62. Имеются препараты, по 50 мг каждого, двух чистых железо-серных белков — рубредоксина и ферредоксина.
Опишите простой химический тест, позволяющий различить эти два вещества.
63. В нерастворимый фосфопротеид мозга крысы во время сна включается больше радиоактивного Рi, чем во время бодрствования. Этот фосфопротеид был выделен и оказался глюкозо-6-фосфатазой.
Как объяснить это явление? Попытайтесь объяснить состояние сна с химической точки зрения.
64. Изменение одной и той же особенности поведения организма наблюдается при мутации одного из генов, детерминирующих синтез любого из следующих белков:
аденилатциклазы,
фосфодиэстеразы,
ферментов синтеза простагландинов,
моноаминооксидазы,
белка — рецептора cAMP,
протеазы, действующей на липотропин.
Объясните молекулярную основу общности эффекта мутаций.
65. Известно, что АТР и фосфокреатин служат источником энергии в мышцах. При сокращении скелетной мышцы в ней снижается концентрация фосфокреатина, тогда как концентрация АТР остается практически постоянной. Объясните, как это происходит.
Роберт Дэвис в своих классических опытах показал, что после предварительной обработки мышцы фтор-2,4-динитробензолом концентрация АТР в ней быстро падает, тогда как концентрация фосфокреатина остается неизменной на протяжении серии сокращений. Попытайтесь объяснить это.
66. Какие аминокислоты в растворе дают кислую реакцию:
в) глютаминовая кислота;
д) аспарагиновая кислота.
Почему? Напишите формулы этих аминокислот.
67. Какие аминокислоты обладают основными свойствами:
е) гидроксилизин;
Почему? Напишите их формулы.
68. Как будет мигрировать белок при проведении электрофореза в условиях, когда рН раствора ниже изоэлектрической точки:
в) остается на лини старта;
г) образует биполярный ион?
69. Что является простетической группой гемоглобина:
а) четыре пиррольных кольца, соединенных с Fe 3+ ;
б) протопорфирин;
в) четыре алкилированных пиррольных кольца, соединенных с метиновыми группами и Fe 2+ ?
70. Какие из отмеченных свойств характерны для денатурированных белков:
а) наличие водородных связей;
б) наличие пептидных связей;
в) вторичная и третичная структура;
г) хорошая растворимость в воде?
71. Какие свойства характерны для белков:
а) коллоидные;
б) независимость от изменения рН и повышения температуры;
в) наличие свободных аминогрупп, принадлежащих e -аминогруппе остатка лизина, и свободных карбоксильных групп, принадлежащих остаткам аспартата и глутамата;
г) обусловленность специфических свойств аминокислот наличием пептидных связей в них;
д) закономерный характер расположения аминокислот в полипептидных цепях;
е) высокая специфичность первичной структуры;
ж) незначительное количество в белковых молекулах иных ковалентных связей, кроме пептидных?
72. Главные свойства альбуминов (А), глобулинов (Б), проламинов (В):
а) нерастворимы в воде, растворимы в 70-80% спирте;
б) хорошо растворимы в воде;
в) нерастворимы в воде и солевых растворах умеренных концентраций.
73. Какова роль различных связей и взаимодействий в молекуле белка — ковалентных (А), ионных связей и гидрофобных взаимодействий (Б), внутримолекулярных и водородных связей (В), межмолекулярных водородных связей (Г):
а) соединение белковой и небелковой составляющей в молекулах липопротеидов;
б) присоединение аминокислот в белковой молекуле;
в) обеспечение складчатой b -структуры полипептидной цепи;
г) обеспечение a -спиральной конфигурации полипептидной цепи?
74. Смесь глицина, аланина, глутаминовой кислоты, лизина, аргинина и серина разделяли методом электрофореза на бумаге при рН 6,0. Укажите, какие соединения двигались к аноду — А (а), к катоду — К (б), оставались на старте — С (в).
75. Какое из указанных веществ является пептидом? Дайте ему название:
76. Тетрапептид содержит аланин, лизин, пролин и валин. В результате реакции тетрапептида с динитрофторбензолом и последующего гидролиза ДНФ-пептида раствором соляной кислоты (6 моль/л) был получен ДНФ-аланин. Гидролиз тетрапептида трипсином дает два соединения, одно из которых окрашивается нингидрином в сине-фиолетовый, а другое — в желтый цвет. Какова первичная структура тетрапептида?
77. В гидролизате пептида найдены аланин, валин, глутамат, фенилаланин, тирозин, глицин, лизин, лейцин, метионин и NH3. При обработке пептида по методу Сэнгера выявлен ДНФ-аланин, карбоксипептидазой — глицин. В триптическом гидролизате обнаружено два пептида: первый состоит из вал, ала, гли, лиз, фен. Второй состоит из мет, гли, лей, тир, а при обработке по Сэнгеру дает ДНФ-лейцин. В химотриптическом гидролизате найдено три пептида: первый содержит мет, гли; второй — вал, ала, фен, глн; третий — лей, тир, лиз. Выведите на основании всей совокупности данных первичную структуру исходного пептида.
78. Определите минимальную молекулярную массу гемоглобина свиньи, если концентрация железа 0,4%, серы — 0,48%.
79.Молекулярные механизмы действия белковых факторов роста пока неясны, однако отдельные этапы процесса поддаются экспериментальному исследованию. Например, ФРЭ (фактор роста эпителиальных клеток) стимулирует пролиферацию эпителиальных клеток многих типов при первом связывании с рецепторами ФРЭ на их поверхности. Роль рецептора ФРЭ в распространении сигнала пролиферации теперь проясняется благодаря изучению самого рецептора. При этом широко используют клеточную линию А-431 мышиных фибробластов, содержащих необычайно большое число рецепторов ФРЭ, что существенно облегчает их исследование. Рассмотрим следующую серию экспериментов.
1. Препараты плазматических мембран из клеток А-431 содержат много белков, как показывает их анализ в ДСН-геле (см. рис. А). Однако при добавлении к такому препарату 125 I-ФPЭ в присутствии агента, сшивающего белки, метку включают только два белка (рис. Б, первая дорожка). При добавлении к среде инкубации избытка немеченого ФРЭ метка в полосе 170 кДа исчезает (рис. Б, вторая дорожка).
2. Если препарат мембран инкубировать с g — 32 Р-АТР, то некоторые белки, в том числе и белок с мол. массой 170 кДа, фосфорилируются. Включение в состав инкубационной смеси ФРЭ приводит к существенному ускорению этой реакции.
3. Если осадить белок 170 к Да с помощью специфичных к нему антител и затем повторить инкубацию осадка с g — 32 Р-АТР, то белок 170 кДа фосфорилируется в ходе ФРЭ-стимулируемой реакции (рис. В, дорожка 3 и 4).
4. Если осажденный антителом белок вначале разгоняют в ДСН-геле, а затем ренатурируют в этом геле, то последующая инкубация с g — 32 Р-АТР в присутствии и в отсутствие ФРЭ приводит к такому же распределению, как приведенное на рис. В.
А. ДСН-гель препарата мембран из клеток А-431.
Б. ДСН-гель препарата мембран из клеток А-431, инкубированных с 125 I-ФPЭ и со сшивающим белки агентом в присутствии и в отсутствие избытка меченого ФРЭ.
В. ДСН-гель осажденного с помощью антител рецептора ФРЭ, инкубированного с g — 32 Р-АТР в присутствии и в отсутствие ФРЭ.
а) Какой из опытов наиболее четко демонстрирует, что белок с мол. массой 170 кДа является рецептором ФРЭ?
б) Является ли рецептор ФРЭ субстратом для ФРЭ-стимулируемой протеинкиназы? Как это можно определить?
в) Какие опыты показывают, что рецептор ФРЭ представляет собой протеинкиназу?
г) Можно ли сделать вывод, что рецептор ФРЭ служит субстратом для своей собственной протеинкиназной активности?
80. Используя обычные сокращения для аминокислот, напишите все возможные трипептиды, содержащие гистидин, метионин и лизин.
81. Пепсин желудочного сока (рН 1,5) имеет изоэлектрическую точку около 1,0. Какие функциональные группы должны присутствовать в пепсине в относительно большом числе, чтобы этот фермент мог иметь такую низкую изоэлектрическую точку? Какие аминокислоты имеют эти группы в своем составе?
82. Расскажите, что Вы знаете о природе различных типов связи и их роли в структуре белков:
а) пептидной связи;
б) дисульфидной связи;
в) водородных связей;
г) электростатических взаимодействий;
д) гидрофобных взаимодействий.
83. Что такое простетическая группа, протеаза, транспептидная связь, олигомерный белок, денатурация, нативная конформация, высаливание, аффинная хроматография, незаменимые аминокислоты?
84. Определите направление миграции при электрофорезе (к аноду или катоду) для перечисленных ниже аминокислот и пептидов при заданном значении рН:
б) глу (рН 1), асп-гис. (рН 1), асп-гис. (рН 10).
85. Многие белки содержат ковалентно связанные углеводные остатки. Как правило, местом присоединения углеводов к белку являются окси-аминокислоты. Назовите известные Вам окси-аминокислоты и напишите их формулы.
86. Гистоны представляют собой небольшие основные белки, связывающиеся с ДНК в хроматине. Они содержат относительно много положительно заряженных аминокислот, радикалы которых взаимодействуют с отрицательно заряженными остатками фосфорной кислоты в ДНК.
Предположите, какие диаминомонокарбоновые кислоты входят в состав молекул гистонов. Напишите их формулы.
87. Напишите структурную формулу пентапептида следующего строения:
Цис — Арг — Фен — Глу — Три
а) Обозначьте N- и С-концы пептида.
б) Отметьте регулярно повторяющиеся группы, образующие пептидный остов и радикалы аминокислот.
в) Какие из изученных Вами цветных реакций будут положительны с данным пептидом?
88. О чем позволяют судить цветные реакции на белки?
а) О наличии белков в биологических жидкостях.
б) О первичной структуре белка.
в) О наличии некоторых аминокислот в белках.
г) О функциях белков.
89. Определите последовательность аминокислот в тетрапептиде, используя следующие данные.
а) При анализе N-концевой аминокислоты и аминокислотного состава пептида получено: Асп-(Про, Тир, Мет).
б) После гидролиза бромистым цианом, который расщепляет связи с участием карбоксильной группы метионина, образуется трипептид, содержащий Тир, Мет, Асп.
90. На рисунке представлены функциональные группы аминокислот, образующие в белках определенные типы связей («А-Е»).
а) Назовите типы связей, которые могут возникнуть между функциональными группами каждой пары, обозначенной прописной буквой.
б) Выпишите номера пар, участвующих в формировании вторичной и третичной структуры.
91. Из приведенных ниже аминокислот выберите те, радикалы которых могут участвовать в образовании водородных связей:
Асп, Асн, Глн, Глу, Сер, Вал, Лиз, Гис, Гли.
92. Подберите к каждому уровню структурной организации белка соответствующее понятие. Ответ дайте в форме соответствия прописных и строчных букв (например, «А» — «б»).
А. Первичная структура. В. Третичная структура.
Б. Вторичная структура. Г. Четвертичная структура.
а) Конформация пептидного остова, в формировании которой участвуют водородные связи между пептидными группировками.
б) Порядок чередования аминокислот в белках.
в) Пространственное расположение и характер взаимодействия пептидных цепей в олигомерном белке.
г) Конформация полипептидной цепи, стабилизированная межрадикальными связями.
93. Выберите правильное определение первичной структуры белка.
а) Аминокислотный состав полипептидной цепи.
б) Линейная структура полипептидной цепи, образованная ковалентными связями между радикалами аминокислот.
в) Порядок чередования аминокислот, соединенных пептидными связями в белке.
г) Структура полипептидной цепи, стабилизированная водородными связями между атомами пептидного остова.
94. Выберите правильное определение четвертичной структуры белка.
а) Способ укладки полипептидной цепи в пространстве.
б) Пространственное расположение полипептидных цепей в виде фибриллярных структур.
в) Количество протомеров, их расположение относительно друг друга и характер связей между ними в олигомерном белке.
г) Порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи.
д) Способ укладки полипептидной цепи в виде a -спиралей и b -структур.
95. Какие из перечисленных ниже взаимодействий обусловлены комплементарностью молекул?
б) Протомеров в олигомерном белке.
в) Белка с диполями воды в растворе.
г) Функционально связанных ферментов при формировании полиферментных комплексов.
д) Различных белков в процессе самосборки клеточных органелл.
е) Радикалов аминокислот при формировании третичной структуры белка.
96. Что представляет собой центр узнавания белка лигандом?
а) Совокупность радикалов аминокислот, сближенных на уровне третичной структуры.
б) Фрагмент пептидного остова.
в) Простетическую небелковую группу.
г) Участок белка, комплементарный лиганду.
97. Какие процессы обусловлены способностью белков к специфическим взаимодействиям с лигандами?
а) Образование надмолекулярных структур клетки.
б) Межклеточные взаимодействия в тканях.
в) Транспорт веществ через биологические мембраны.
г) Упорядоченность химических превращений веществ в клетках.
98. Верно ли утверждение, что многие лекарственные вещества взаимодействуют с определенными белками организма, потому что они являются структурными аналогами природных лигандов этих белков?
99. Цитохром с — митохондриальный белок, участвующий в переносе электронов в процессах биологического окисления. Изучены аминокислотные последовательности этого белка более чем у 100 видов. Количество аминокислотных замен по сравнению с цитохромом человека (всего 104 аминокислоты) у шимпанзе, кенгуру, змеи и пшеницы — 0, 10, 14 и 35 соответственно. Какие общие закономерности связи первичной структуры и функции белков подтверждаются этими данными? Выберите правильные ответы.
а) Значительное совпадение первичной структуры разных белков, выполняющих сходные, но неодинаковые функции.
б) Большое сходство белков, выполняющих у разных видов одну и ту же функцию (сходство первичных структур более чем на 50% является достаточно большим).
в) Связь между эволюционной близостью видов и сходством первичной структуры белков, выполняющих одну и ту же функцию.
г) Влияние отдельных аминокислотных замен на функцию белка.
100. Чем сопровождается денатурация белков?
а) Нарушением большого числа межрадикальных связей.
б) Уменьшением растворимости.
в) Нарушением пространственной структуры.
г) Изменением первичной структуры.
101. Высаливание — один из методов фракционирования белков.
а) Выделите свойство белков, которое в наибольшей мере зависит от концентрации солей:
| 1. Суммарный заряд. | 3. Размер белковых молекул. |
| 2. Степень гидратации белков. | 4. Форма белковых молекул. |
б) Почему при изменении этого параметра растворимость белка падает?
в) Почему при ступенчатом повышении концентрации сульфата аммония (например, от 30 до 50%) на каждой ступени из экстракта ткани выпадают в осадок не все белки, а лишь некоторые?
102. Дана смесь белков:
источник