Модуль 1. Структурная организация и свойства белков. Ферменты

Задача 1

Белки, осуществляющие транспорт молекул или ионов через мембрану, часто классифицируются как трансмембранные белки. Такие белки имеют в своей структуре область, заключенную в липидном бислое мембраны, и области, обращенные внутрь клетки (в цитоплазму) и во внеклеточное пространство. Исходя из классификации аминокислот по полярности радикала, предположите, какие аминокислоты должны преобладать в различных участках данного трансмембранного протеина.

ОТВЕТ: в липидном бислое – неполярные гидрофобные (гли, ала, ван, лей, иле). Снаружи и внутри – гидрофильные полярные положительно и отрицательно заряженные, а также незаряженные:

аспартат и глутамат (-)

аргинин и гистидин (+)

серин и цистеин (0)

Задача 8

Объясните, почему биуретовым методом можно определить содержание белков, а не аминокислот в растворе. Как можно определить наличие отдельных аминокислот? Дадут ли одинаковую окраску с биуретовым реактивом 1000 молекул альбумина и 1000 молекул гамма-глобулина? Обоснуйте Ваш ответ.

ОТВЕТ: Так как биуретовая реакция – это реакция на пептидные связи (голубое окрашивание).

Нингидриновая реакция на α аминокислоты (сине-фиолетовое окрашивание).

Реакция Фоля на аминокислоты, содержащие S (выделяется сероводород, который с ацетатом свинца дает серо-черное окрашивание).

Ксантопротеиновая реакция на аминокислоты, содержащие ароматическую группу (добавляем азотную кислоту, белок желтеет).

Альбумин состоит из одной полипептидной цепи, а гамма-глобулин из 2 легких и 2 тяжелых цепей. Значит в гамма-глобулине пептидных связей больше, следовательно, окраска будет более интенсивна.

Задача 19

Фермент киназа гликогенфосфорилазы в печени может находиться в двух формах с различной активностью: в виде простого белка и фосфопротеина.

1. Объясните, каким путем одна форма фермента переходит в другую?

2. Почему этот переход сопровождается изменением активности фермента?

ОТВЕТ: формы фермента переходят друг в друга за счёт фосфорилирования и дефосфорилирования.

Киназа гликоген фосфорилазы – фермент, активирующий гликоген фосфорилазу. Киназа активна в фосфорилированной форме: происходит химическая ковалентная модификация путем фосфорилирования, изменение конформации активного центра и активация фермента. Киназа гликоген фосфорилазы активируется протеинкиназой (глюкагон, адреналин) и инактивируется протеинфосфатазой (инсулин).

Задача 21

Метанол - очень токсичное соединение: прием внутрь 30 мл метанола может привести к смерти. Такая токсичность обусловлена действием формальдегида - продукта его превращения. Метанол окисляется под действием фермента печени - алкогольдегидрогеназы. Один из методов лечения при отравлении метанолом состоит в том, что больному назначают внутрь или внутривенно этанол в дозах, которые вызывают интоксикацию у здорового человека. Объясните, почему такое лечение эффективно?

ОТВЕТ: Действие этанола при отравлении метанолом: метанол метаболизируется алкогольдегидрогеназой, которая осуществляет и первый этап метаболизма этанола. Токсичны не столько сами исходные вещества, сколько их метаболиты, образующиеся при дегидрировании. Вводимый с лечебной целью этанол конкурирует с этими веществами за фермент и тем самым уменьшает образование их токсичных метаболитов.