Файл: Литература для изучения дисциплины. Составитель доц. С. Н. Тамкович Издание подготовлено в рамках реализации.doc

С. Н. Тамкович

Рабочая тетрадь к курсу «Биохимия» для студентов совместного Китайско-Российского института

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Китайско-Российский институт Хэйлунцзянского университета

Факультет естественных наук

С. Н. Тамкович

Сборник задач к курсу «Биохимия» для студентов совместного Китайско-Российского института

Учебно-методическое пособие

Новосибирск

2015 г

УДК 577.1

ББК 28.072

Т17
Тамкович С. Н. Рабочая тетрадь к курсу «Биохимия» для студентов совместного Китайско-Российского института: Учеб.-метод. пособие / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2015. 81 с.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов 2-го курса совместного Китайско-Российского института, направление подготовки «биология» и «химия».

Каждый раздел пособия содержит теоретическую часть, включающую базовые понятия и формулы, необходимые для решения задач, а также различные по сложности задачи и упражнения для проведения семинаров и самостоятельной работы, рекомендуемая литература для изучения дисциплины.

Составитель:

доц. С. Н. Тамкович
Издание подготовлено в рамках реализации Программы развития государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Новосибирский государственный университет» на 2009–2018 годы, а также при финансовой поддержке Минобрнауки России (соглашение № 8289) и грантов РФФИ № 12-04-31365 и 13-04-01460.

.

Рецензент:
канд. хим. наук В.С. Черноносова

---

© Новосибирский государственный

университет, 2015

© С. Н. Тамкович, 2015

Оглавление

Глава 1. Биополимеры	4
1.1. Химическое строение и пространственная структура белков, определение первичной последовательности	4
Задачи и упражнения	5
1.2. Химическое строение и пространственная структура нуклеиновых кислот, определение первичной последовательности	17
Задачи и упражнения	17
Глава 2. Кинетика ферментативных реакций. Ингибирование	24
Задачи и упражнения	25
Глава 3. Биоэнергетические процессы. Генерирование и хранение метаболической энергии	32
3.1. Окисление углеводов 3.1.1. Гликолиз	32 32
Задачи и упражнения	32
3.1.2. Альтернативный путь окисления глюкозо-6-фосфата	36
Задачи и упражнения	36
3.2. Пируват-дегидрогеназный комплекс и цикл трикарбоновых кислот	39
Задачи и упражнения	40
3.3. Цепь переноса электронов	43
Задачи и упражнения	43
3.4. Окисление жирных кислот	48
Задачи и упражнения	48
3.5. Катаболизм аминокислот	54
Задачи и упражнения	54
3.6. Глюконеогенез	59
Задачи и упражнения	59
3.7. Фотосинтез	62
Задачи и упражнения	62
Глава 4. Биосинтез предшественников макромолекул	64
4.1. Биосинтез олиго- и полисахаридов	64
Задачи и упражнения	64
4.2. Биосинтез липидов и жирных кислот	66
Задачи и упражнения	66
4.3. Биосинтез нуклеотидов	72
Задачи и упражнения	73
4.4. Биосинтез аминокислот	76
Задачи и упражнения	76
Общие вопросы	77
Список литературы	81

---

ГЛАВА 1. БИОПОЛИМЕРЫ
1.1. ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВ, ОПРЕДЛЕНИЕ ПЕРВИЧНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ



Рис. 1. Аминокислоты, входящие в состав белков

Рис. 2. Уровни пространственной организации белков: а - первичная; б - вторичная; в - третичная; г - четвертичная

Таблица 2

Величины рК ионизированных групп некоторых аминокислот (25 ^оС)

№	Аминокислота	pK1, СООН	pK2, NH3	pK3, R-группа
1.	Аланин	2,34	9,69
2.	Аргинин	2,17	9,04	12,48 (гуанидин)
3.	Аспарагин	2,02	8,80
4.	Аспарагиновая кислота	2,09	9,82	3,65 (βCOOH)
5.	Валин	2,32	9,62
6.	Гистидин	1,82	9,17	6,00 (имидазол)
7.	Глицин	2,34	9,60
8.	Глутамин	2,17	9,13
9.	Глутаминовая кислота	2,19	9,67	4,25 (COOH)
10.	Изолейцин	2,36	9,68
11.	Лейцин	2,36	9,60
12.	Лизин	2,18	8,95	10,53 (NH3)
13.	Метионин	2,28	9,21
14.	Оксипролин	1,92	9,73
15.	Пролин	1,99	10,96
16.	Серин	2,21	9,15
17.	Тирозин	2,20	9,11	10,07 (OH)
18.	Треонин	2,09	9,10
19.	Триптофан	2,38	9,39
20.	Фенилаланин	1,83	9,13
21.	Цистеин	1,92	8,33	10,28 (SH)

---

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Укажите суммарный заряд (положительный или отрицательный) для валина, глутамата, аргинина, гистидина и тирозина при следующих рН: а) 1,0; б) 4,0; в) 10,0.

2. Смесь изолейцина, аспартата, фенилаланина, лизина, аргинина и тирозина разделяли методом электрофореза при рН 7,0. Какие соединения двигались к аноду, катоду, а какие оставались на старте?

3. Можно ли методом электрофореза полностью разделить аминокислоты фенилаланин, аспартат и лизин при рН: а) 2; б) 7; в) 11.

4. Укажите направление движения (остаются на старте, движутся к катоду или аноду) следующих пептидов в процессе электрофореза при рН 1,94; рН 3,0; рН 6,5 и рН 10,0:

а) Lys-Gly-Ala-Gly;

б) Lys-Gly-Ala-Glu.

5. Укажите направление движения (остаются на старте, движутся к катоду или аноду) следующих пептидов в процессе электрофореза при рН 2; рН 4; рН 7 и рН 10:

а) His-Val-Asn-Glu;

б) Glu-Gly-Ala-Glu;

в) Gln-Gly-Ala-Lys.

6. Нарисуйте структуру пептида Ala-His-Gln при рН 5,0 и рН 10,0. Оцените заряд пептида при этих рН.


7. Рассчитаете pI для аланина, лизина, глутамата и пептидов Gln-Lys-Phe и Val-Gly-Ile.

8. Основным критерием оценки белков в питании является наличие в них незаменимых аминокислот. Дайте биологическую оценку следующим гексапептидам:

а) Glu-Asp-Pro-Ala-Cys-Gly;

б) Glu-Asp-Pro-Ala-Val-Cys;

в) Glu-Val-Pro-Trp-Ala-Gly;

г)Val-Pro-Lys-Trp-Ala-Phe;

д) Val-Leu-Met-Thr-Trp-Lys.

9. Мышечный белок тропомиозин представляет собой суперспираль, состоящую из двух α-спирализованных тяжей. Масса этого белка – 70 кДа. Средняя масса одного аминокислотного остатка около 110 Да. Рассчитайте длину молекулы.

10. Какие изомерные трипептиды могут содержать тирозин, аланин и валин? Сколько их? Назовите их. Напишите структуру одного из них при рН 7,0.


11. Для смеси пептидов укажите относительный порядок их элюции с колонки с анионообмеником, если колонка промывается буферной смесью, рН которой постепенно меняется от 12 до 1:

а) His-Gly-Ala-Gly;

б) Gln-Gly-Ala-Lys;

в) Glu-Gly-Ala-Glu?


Включение «метки» в N-концевую аминокислоту

Метод Эдмана


12. В химии белка часто используют следующие реактивы:

а) СNBr;

б) мочевина;

в) бетамеркаптоэтанол;

г) трипсин;

д) надмуравьинная кислота;

е) дансилхлорид;

ж) 6 н НСl;

з) 2,4-динитрофторбензол;

и) нингидрин;

к) фенилизотиоцианат;

л) химотрипсин.

---

Какой из этих реактивов следует применить при решении следующих задач (ответ аргументируйте необходимыми реакциями).

1. 
   Обратимая денатурация белка, не содержащего дисульфидных связей. Какие понадобятся дополнительные реактивы, если в белке имеются дисульфидные связи?
   
2. 
   Определение аминокислотного состава пептида.
   
3. 
   Идентификация аминоконцевого остатка в пептиде, количество которого составляет порядка микрограммовых (а) и нанограммовых (б) количеств.
   
4. 
   Гидролиз пептидных связей по карбоксильной группе остатков лизина и аргинина.
   
5. 
   Гидролиз пептидных связей по карбоксильной группе остатков ароматических аминокислотных остатков.
   
6. 
   Расщепление пептидных связей по карбоксильной группе метионина.
   
7. 
   Определение последовательности аминокислот в небольшом пептиде.
   

13. Для пептида (адренокортикотропного гормона человека)

Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Pro-Val-Gly-Lys-Lys-Arg-Arg-Pro-Val-Lys-Val-Tyr-Pro-Asp-Ala-Gly-Glu-Asp-Gln-Ser-Ala-Glu-Ala-Phe-Pro-Leu-Glu-Phe определите число фрагментов, образующихся при обработке и напишите структурную формулу самого короткого пептида при рН 8,5:

а) бромцианом;
б) трипсином;

в) химотрипсином.


14. Каким образом будет действовать трипсин на следующие пептиды:

а) Lys-Asp-Gly-Ala-Alа-Glu-Ser-Gly;

б) Ala-Ala-His-Arg-Glu-Lys-Phe-Ile;

в) Tyr-Cys-Lys-Ala-Arg-Arg-Gly;

г) Phe-Ala-Glu-Ser-Ala-Gly?

Каждый из образовавшихся фрагментов обрабатыватся затем 2,4-динитрофторбензолом, после чего следует гидролиз пептидных связей. Назовите образующиеся при этом 2,4-динитрофенильные аминокислоты.

15. Назовите пептиды, образующиеся при обработке химотрипсином следующего пептида:

Val-Ala-Lys-Glu-Glu-Phe-Val-Met-Tyr-Cys-Glu-Trp-Met-Gly-Gly-Phe.

Предположим, что образовавшиеся пептиды реагируют затем с бромцианом. Назовите образующиеся при этом продукты и напишите структурную формулу самого короткого пептида при рН 3.

16. Назовите пептиды, которые образуются, если пептид

Val-Ala-Lys-Glu-Glu-Phe-Val-Met-Tyr-Cys-Glu-Trp-Met-Gly-Gly-Phe

обработать трипсином, а образовавшиеся при этом фрагменты обработать затем бромцианом.

17. Какие способы вы применили бы к указанному ниже фрагменту гемоглобина, чтобы получить два таких набора пептидов с перекрывающимися последовательностями, при помощи которых можно было бы установить полную аминокислотную последовательность этого фрагмента? Последовательность, которую необходимо расшифровать, такова:

Val-Leu-Ser-Pro-Ala-Lys-Thr-Asn-Val-Lys-Ala-Ala-Trp-Gly-Lys-Val-Gly-Ala-His-Ala-Gly-Glu-Tyr-Gly-Ala-Glu-Ala-Thr-Glu.

---