Звягина Учебное пособие

а) 6 б) 7 в) 8 г) 9

4.Незаменимой диаминокислотой с сильно выраженными основными свойствами является ...

а) лизин б) аргинин

в) глутамин г) гистидин

5.К заменимым серосодержащим аминокислотам относится...

а) метионин б) цистеин в) серин г) тирозин

6. Изоэлектрическая точка глутаминовой кислоты а) равна 0 б) равна 7 в) больше 7 г) меньше 7

7. При рН 7,0 положительный заряд имеет ...

а) глицин б) аспарагиновая кислота в) аргинин г) пролин

8. Первичная структура белка стабилизируется за счет... связи а) пептидной б) водородной в) ионной

г) дисульфидной 9. α-спираль и β-структура – это разновидность ... структуры белка

а) первичной б) вторичной в) третичной

г) четвертичной 10. Какая из представленных связей не относится к ковалентной (сильной) связи?

а) дисульфидная б) изопептидная (псевдопептидная)

21

в) эфирная г) водородная

11. Какое вещество имеет четвертичную структуру? а) альбумин б) миоглобин в) гемоглобин г) триптофан

12.Процесс осаждения белков нейтральными солевыми растворами называется ...

а) денатурацией б) высаливанием в) гидратацией г) ренатурацией

13.После денатурации белковой молекулы сохраняется ... структура белка

а) первичная б) вторичная в) третичная

г) четвертичная

14.Коллаген содержит в своем составе большое количество ...

а) метионина б) лизина в) глицина г) аргинина

15. К простым белкам относится...

а) гемоглобин б) АТФ в) альбумин

г) фенилаланин 16. Содержание альбуминов в крови здорового человека составляет...

а) 25-35 г/л б) 35-60 г/л в) 6580 г/л г) 85-100 г/л

17. Глобулины не выполняют ... функцию а) транспортную б) водороддонорную в) защитную г) резервную

22

18. При 100% концентрации солевого раствора высаливаются ...

а) альбумины б) глобулины

в) гистоны г) протамины

III. Контрольные задания для самостоятельной работы:

1.Напишите трипептид, состоящий из следующих аминокислот:

-незаменимая гидроксисодержащая;

-кислая (любая);

-полузаменимая основная (любая).

Дайте название трипептиду.

2.Напишите тетрапептид треонил-гистидил-лизил-валин. Укажите суммарный заряд пептида, в какой среде будет находиться его изоэлектрическая точка (ИЭТ)?

3.Объясните, почему изоэлектрическая точка для разных белков имеет разную величину рН? (Ответ подтвердите примерами).

4.Глутатион играет важную роль в обезвреживании перекисей, образующихся в эритроцитах. Напишите химическую структуру глутатиона, если известно, что он представляет собой трипептид – γ- глутамил-цистеинил-глицин. Какая функциональная группа на Ваш взгляд, играет важную роль в его функционировании?

5.Обсудите проблему: «Белки теплового шока (шапероны)». Для этого изучите классификацию шаперонов, акцентируйте внимание на биологических функциях этих белков. Далее проанализируйте роль белков теплового шока в процессе денатурации.

6. Организуйте деловую игру «Классификация α-аминокислот белков человека». Для этого вначале изучите, какие принципы классификации α-аминокислот используются в биологической химии. Постройте краткие выступления по каждому принципу классификации: по строению радикала, по кислотно-основным свойствам, по биологической значимости. Обсудите достоинства и недостатки каждого варианта.

Основные группы сложных белков.

Сложные белки состоят из белковой части (апопротеина) и небелковой части (простетической группы). В зависимости от строения простетической группы, принять различать следующие группы сложных белков:

-фосфопротеины;

-гликопротеины;

23

-липопротеины;

-нуклеопротеины;

-хромопротеины;

-металлопротеины.

Фосфопротеины, кроме белковой части (апопротеина), содержат остатки фосфорной кислоты (Н3РО4). С белковой частью она соединяется прочной ковалентной связью через –ОН группу серина, треонина, реже тирозина. Молекула фосфорной кислоты придает белковой молекуле сильный отрицательный заряд и новые свойства. Присоединение фосфорной кислоты осуществляется ферментами – про-

теинкиназами и называется фосфорилированием. При фосфорили-

ровании изменяется конформация (строение) активного центра и его каталитическая активность. Одни ферменты при фосфорилировании активируются (например, гликогенфосфорилаза), другие - становятся неактивными (например, гликогенсинтаза). Изменение активности фермента, вызванное фосфорилированием, обратимо. Отщепление остатка фосфорной кислоты осуществляется ферментами протеин-

фосфатазами и называется дефосфорилированием. Активность протеинкиназ и протеинфосфатаз регулируется гормонами, что позволяет быстро изменять активность ключевых (основных) ферментов в зависимости от условий внешней среды. Процессы фосфорилирования/дефосфорилирования являются основным путем регуляции ферментативной активности.

Гликопротеины – сложные белки, состоящие из белковой части (апопротеина) и углеводной части. Углеводный компонент чаще всего представлен одним моносахаридом (глюкозой, галактозой, фукозой и др.). Присоединяется углеводный компонент за счет гликозидной связи через гидроксильную группу серина или треонина (О- гликозидное соединение) или амидную группу аспарагина (N- гликозидное соединение).

Биологические функции гликопротеинов. Гликопротеины явля-

ются гормонами (фоллитропин и др.), рецепторами для гормонов (рецептор для инсулина), ферментами (холинэстераза), антителами, компонентами межклеточного матрикса (коллаген). В гликопротеинах белковая часть молекулы преобладает над углеводной. Позже были обнаружены макромолекулы, где углеводов больше, их назвали протеогликанами, они содержат длинные углеводные цепи – гликозиламиногликаны (мукополисахариды). Протеогликаны являются важными компонентами внеклеточного матрикса.

24

Липопротеины – сложные белки, состоящие из белковой части (апопротеина) и липидного компонента. Существует 5 основных типов липопротеинов: хиломикроны, липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеины промежуточной плотности (ЛППП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП).

—Хиломикроны синтезируются в эпителии тонкого кишечника и транспортируют пищевые липиды (триацилглицерины - ТАГ) из клеток кишечника в кровь. Основной апопротеин в составе хиломикрон

–белок апо В-48.

—ЛПОНП содержат несколько меньше ТАГ, чем хиломикроны, но больше холестерина, фосфолипидов и белка. Маркерные белки – апо С, Е и В-100. Синтезируются в клетках печени и транспортируют ТАГ (эндогенные липиды) из печени к периферическим тканям.

—ЛППП – промежуточная форма превращения ЛПОНП в ЛПНП под действием фермента липопротеин-липазы.

—ЛПНП синтезируются в крови из ЛПОНП и ЛППП, основной белок – апо В-100, доставляют холестерол клеткам периферических тканей.

—ЛПВП – предшественники ЛПВП синтезируются в печени, основной апопротеин – апо А-1, также присутствует апо С. Основная функция – удаление избытка холестерола из клеток и транспорт его в печень для заключительного этапа катаболизма.

Кофакторпротеины состоят из белка и небелковой части – кофактора. В зависимости от строения кофактора различают: 1) гемпротеины (небелковая часть – гем), 2) флавопротеины (небелковая часть

флавины или производные витамина В2), 3) хлорофиллпротеины (небелковая часть – хлорофилл) и другие группы.

Гемоглобин. Характеристика строения простетической и белковой частей. Производные гемоглобина. Физиологические и аномальные типы гемоглобина. Гемоглобинопатии.

Гемпротеины – это сложные белки, состоящие из небелковой ча-

сти – гема и белковой - глобина. В молекуле гема 4 пиррольных кольца, лежащих в одной плоскости, соединены между собой метинильными мостиками, а атомы азота пиррольных колец связаны с атомом железа. Железо имеет степень окисления «+2» и координационное число 6. Четыре связи используются для связи с атомами азота пиррольных колец, одна связь идет для связывания с остатком гистидина глобина и еще одна - для связывания с лигандом, например О2,

25

Присоединение О2 за счет образования координационной связи не изменяет валентности железа. Хлорофиллы вместо железа содержат магний и различаются боковыми радикалами. Они участвуют в реакциях фотосинтеза растений.

Основным гемпротеином является гемоглобин. Гемоглобин имеет четвертичную структуру. Гемоглобин находится в эритроцитах, транспортирует кислород из легких в ткани, а из тканей в легкие переносит углекислый газ и протоны водорода.

Гемоглобин взрослого человека состоит из 4 субъединиц (2α и 2β). Четыре субъединицы связаны между собой нековалентными связями. Таким образом, одна молекула гемоглобина может присоединять 4 молекулы кислорода. Гемоглобин насыщается кислородом постепенно, достигая максимума при высоком

парциальном давлении кислорода (рО2 = 100 мм рт.ст. в эритроцитах легочных капилляров). В периферических тканей происходит снижение парциального давления кислорода (рО2 = 40 мм рт. ст.), уменьшение сродства гемоглобина к О2 и отдача кислорода тканям.

Производные гемоглобина

Гемоглобин, связанный с кислородом, называется оксигемогло-

бином.

Гемоглобин, не связанный с кислородом,

называется дезоксигемоглобином.

Гемоглобин, связанный с СО (угарным газом), называется карбоксигемоглобином. Данный комплекс в 200 раз прочнее, чем комплекс гемоглобина с кислородом, поэтому гемоглобин после связывания с СО не способен переносить кислород. Отравление угарным газом – самая частая причина смерти при пожаре. При отравлении парами нитробензола, окислами азота, а также при поступлении в организм других окислителей образуется метгемоглобин (HbOH). При этом Fe2+ переходит в Fe3+, Hb в HbOH (metHb). Эта форма гемоглобина не способна переносить кислород, а реакция перехода в метгемоглобин необратима.

Физиологические типы гемоглобина.

26

В организме человека существует несколько типов гемоглобина, отличающихся первичной структурой полипептидных цепей, обозначаемых как α-,β-,γ-,δ-. В крови взрослого человека преобладает гемоглобин А, содержащий две α- и две β-цепи, он составляет 96-98%, 2- 3% составляет гемоглобин А2 (α2 δ2). Фетальный или гемоглобин плода (Нb F - α2 γ2) у новорожденных представляет основную форму гемоглобина, он обладает более высоким сродством к кислороду и забирает кислород у материнского гемоглобина, обеспечивая кислородом развивающийся плод.

Аномальные типы гемоглобина.

Мутации генов, кодирующих α- и β- цепи глобина, могут изменять свойства гемоглобина (растворимость, сродство к кислороду, устойчивость к денатурации). Такие состояния называются гемоглобинопатиями. Тяжесть клинических проявлений гемоглобинопатий зависит от того, какая цепь изменена и сколько аномального гемоглобина содержится в эритроцитах.

Наиболее часто встречающимся аномальным гемоглобином является серповидно-клеточный гемоглобин S, где в β –цепях в 6-м положении полярная глутаминовая кислота замещена на неполярную аминокислоту – валин, при этом снижается растворимость гемоглобина, увеличивается склонность к агрегации (объединению) молекул, которая ведет к изменению формы эритроцитов (форма серпа). Серповидные эритроциты легче разрушаются, при этом нарушается кровоснабжение тканей.

При талассемиях нарушается синтез α- или β- цепей гемоглобина, что приводит к тяжелой анемии или летальному исходу. Анемиями называют клинические состояния, обусловленные снижением количества гемоглобина, эритроцитов или нарушением их функций. Анемии любого происхождения приводят к гипоксии, то есть снижению кислорода в тканях.

Концентрация гемоглобина в норме в крови взрослых людей: у женщин – 120 -140 г/л, у мужчин – 130 – 160 г/л.

Белки иммунной системы: краткая характеристика и специфические функции в иммунном ответе организма.

Молекулы всех классов иммуноглобулинов имеют сходное строение. Разберем их строение на примере молекулы IgG. Это сложные белки, которые являются гликопротеинами и обладают четвертичной структурой.

27

Схема строения молекулы иммуноглобулина представлена на рисунке:

собой с помощью дисульфидных (-S-S-) связей (мостиков).

Если раствор иммуноглобулина обработать протеолитическим ферментом папаином, то молекула иммуноглобулина гидролизуется с образованием 2-х вариабельных участков - Fab-фрагментов и одной константной (одинаковой для всех иммуноглобулинов) - Fcфрагмента. Аминокислотный состав Fab-фрагмента очень сильно различается у разных иммуноглобулинов. Fab - фрагмент может связываться с соответствующим антигеном слабыми типами связей. Именно этот участок обеспечивает специфичность связи иммуноглобулина со своим антигеном. Взаимодействие Fab-фрагмента со своим антигеном приводит к значительному изменению конформации всей молекулы иммуноглобулина. При этом становится доступным тот или иной участок в пределах Fc-фрагмента, что приводит к образованию иммунного комплекса "антиген-антитело", который активирует систему комплемента (комплекс порядка 20 белков, за счет действия протеолитических ферментов, осуществляет лизис мембран бактериальных клеток).

Нуклеиновые кислоты

Общая характеристика нуклеиновых кислот. Компоненты НК, их строение. Нуклеозид-5-трифосфаты, циклические нуклеотиды, их функции.

28

Биологическая роль нуклеотидов:

1)являются универсальными источниками энергии в клетке (АТФ, ГТФ);

2)являются мономерами в составе нуклеиновых кислот.

3)входят в состав коферментов (НАД+, НАДФ+, ФАД, КоА-

SH);

4)являются аллостерическими регуляторами активности фер-

ментов;

5)циклические мононуклеотиды (цАМФ, цГМФ) являются вторичными посредниками действия гормонов и других сигналов на клетку.

Дезоксирибонуклеопротеиды. ДНК, уровни структурной организации ДНК. Структурная организация ДНК в хромосомах.

Циклический 3`,5`-АМФ

В ДНК входят 4 типа азотистых оснований (АО): аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г), цитозин (Ц); сахар дезоксирибоза. Связь между нуклеотидами образуется с участием 3/-ОН-группы одного нуклеотида и 5/-остатком фосфорной кислоты другого (3/–5/-фосфодиэфирная связь). В результате молекула полинуклеотида приобретает направленность — у нее есть 3/-конец и 5/-конец.

Функции ДНК: хранение, воспроизводство и передача по наследству генетического материала, экспрессия генов.

30