Задачи для самостоятельного решения

1. При формировании пространственной структуры белковых молекул неполярные радикалы -аминокислот располагаются внутри макромолекулы, а полярные и ионогенные радикалы-на поверхности. Отнесите следующие аминокислоты к неполярным (гидрофобным) и полярным (гидрофильным); объясните свой выбор: Тре, Цис, Фен, Три, Про, Глн, Сер, Мет, Лей.

2. Напишите структурные формулы и выберите среди следующих аминокислот положительно и отрицательно заряженные. Напишите схемы их ионизации в воде:

Асп, Арг, Гис, Глу, Лиз, Асн, Глн, Гли, Тир.

3. В составе природных белков встречаются только L-аминокислоты. Напишите в виде проекций Фишера возможные конфигурационные стереоизомеры для валина, цистеина, изолейцина. Укажите D- и L-стереоизомеры.

4. Для разделения рацемической смеси D- и L--аланина его N-ацилированный продукт обрабатывают ферментом ацилазой и извлекают один из энантиомеров водным раствором HCl. Какой энантиомер образуется под воздействием фермента в растворе в свободном, не ацилированном виде? Напишите реакцию его образования и взаимодействия с HCl.

5. Метионин (рКа 5,75) и гистидин (рКа 7,58) используют для лечения и предупреждения заболеваний печени. Пользуясь значениями рКа, определите, в какой ионной форме будут находиться перечисленные аминокислоты в крови (рН 7,3-7,5).

6. Незаменимые аминокислоты триптофан (рКа 5,88) и лизин (рКа 9,74) должны поступать в организм человека с пищей. Пользуясь значениями рКа определите, в какой ионной форме они присутствуют в желудке (рН~1) и в крови (рН 7,3-7,5).

7. Для белкового питания больным внутривенно вводят препарат «Полиамин», состоящий из 13 аминокислот, в том числе аргинина (рКа 10,76) и лейцина (рКа 5,98). Пользуясь значениями рКа, определите, в какой ионной форме будут находиться перечисленные аминокислоты в крови (рН 7,3-7,5).

8. Тиольная группа цистеина является одной из наиболее реакционноспособной в белках и особенно сильно подвергается модификации. Для выяснения ее роли в проявлении активности ферментов проводят модификацию тиольной группы путем алкилирования йодуксусной кислотой (I-CH₂COOH) и йодацетамидом (I-CH₂CONH₂). Напишите уравнения реакции, назовите реакционные центры, которые участвуют в этом процессе, тип и механизм реакции.

9. Модификация остатков аминокислот помогает определить их локализацию, либо участие в выполнении биологической функции. В частности ацилирование с помощью радиоактивно моченого уксусного ангидрида было предложено в качестве метода определения локализации остатков лизина, расположенных на поверхности белковой глобулы. Напишите схему реакции ацилирования.

10. Сложные эфиры -аминокислот обладают летучестью и используются для разделения -аминокислот методом газожидкостной хроматографии. Напишите схему образования сложного эфира треонина, укажите тип и механизм реакции, опишите ее механизм.

11. При участии ферментов декарбоксилаз в организме аминокислоты декарбоксилируются с образованием биогенных аминов. Напишите схемы реакций декарбоксилирования гистидина и триптофана. Назовите продукты реакций, опишите их биологическую роль.

12. В количественном анализе аминокислот применяется метод Ван-Слайка и метод Серенсена. Напишите схемы реакций лежащих в основе этих методов.

13. Образование фенилтиогидантоиновых производных аминокислот используется для установления структуры пептидов. Напишите схемы реакций получения таких производных для валина и аспарагиновой кислоты. Укажите реагент.

14. Качественная реакция на ароматические аминокислоты – ксантопротеиновая реакиця – основана на образовании нитросоединений под действием азотной кислоты. Напишите схему реакции нитрования тирозина. Укажите механизм реакции.

15. На начальных стадиях биосинтеза кофермента А (HS-KoA) аспарагиновая кислота декарбоксилируется до -аланина, который образует амид с пантоевой (2,4-дигидрокси-3,3-диметилбутановой) кислотой – пантотеновую кислоту. Напишите схемы реакций.

16. Трансаминирование – основной путь биосинтеза -аминокислот, которое осуществляется с участием ферментов трансаминаз (аминотрансфераз) и кофермента пиридоксальфосфата. В этом процессе пиридоксальфосфат играет роль посредника при передаче аминогруппы от -аминокислоты к оксокислоте. Напишите все схемы реакций, протекающих с участием пиридоксальфосфата в процессе трансаминирования цистеина с участием -оксоглутаровой кислоты.

17. По наличию или отсутствию аланинтрансаминазы в сыворотке крови больного инфарктом миокарда можно судить о результатах лечения. К сыворотке крови добавляют -аланин и -оксоглутаровую кислоту. Какие продукты образуются, если аланинтрансаминаза присутствует?

18. У детей страдающих фенилкетонурией в крови (и моче) повышено содержание фенилаланина и продуктов его превращения, которые образуются при последовательном трансаминировании фенилаланина с образованием оксокислоты (А), восстановлении (А) с образованием гидроксикислоты (В), декарбоксилировании (В) с образованием продукта реакции (С). Небольшая часть (С) окисляется до соответствующей кислоты, которая экскретируется с мочой в виде комплекса с глутамином. Напишите схемы последовательного превращения фенилаланина при фенилкетонурии. Назовите промежуточные продукты.

19. Допишите следующие реакции метаболизма аминокислот:

трансаминаза

а ) аргинин + -оксоглутаровая кислота

трансаминаза

б ) валин + -оксоглутаровая кислота

декарбоксилаза

в ) лейцин

дегидрогеназа

г ) пировиноградная кислота +НАД Н⁺ + NH₃

20. Катаболизм валина в организме человека включает следующие стади (в указанном порядке):

1. Трансаминирование, приводящее к образованию -оксокислоты (А).

2. Окислительное декарбоксилирование (А) в присутствии HS-КоА, приводящее к образованию тиоэфира (Б).

3. Дегидрирование (Б) с образованием ненасыщенного производного (В).

4. Гидратация (В) против правила Марковникова с образованием (Г).

5. Гидролиз тиоэфира (Г) с образованием свободной кислоты (Д).

6. НАД⁺ зависимое окисление первичноспиртового гидроксида вещества (Д) с образованием альдегидокислоты (Е) и т.д.

Напишите эти реакции и назовите промежуточные продукты.