МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ
И УПРАВЛЕНИЯ имени К.Г.Разумовского
Институт «Технологический менеджмент»
Кафедра «Технология продуктов питания и экспертиза товаров»
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор института
«Технологический менеджмент»
_____
________
«___» ________________2012
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
БИОХИМИЯ
Направление подготовки: 260100 «Технология продуктов питания»
Форма обучения:
очная полная (3 курс),
заочная полная (3 курс)
заочная сокращенная (3 курс)
Москва-2012
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ
И УПРАВЛЕНИЯ имени К.Г.Разумовского
Институт «Технологический менеджмент»
Кафедра «Технология продуктов питания и экспертиза товаров»
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор института
«Технологический менеджмент»
___
________
«___» ________________2012
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
БИОХИМИЯ
Направление подготовки: 260100 «Технология продуктов питания»
Форма обучения:
очная полная (3 курс),
заочная полная (3 курс)
заочная сокращенная (3 курс)
УДК
Москва-2012
УДК 577.1
Обсуждена и одобрена на заседании кафедры «Технология продуктов
питания и экспертиза товаров» Московского государственного университета
технологий и управления (протокол №1 от 03.09.2012г.).
Грузинов Е.В., Евтушенко А.М., Крашенинникова И.Г., Якунина
Е.С. Биохимия: рабочая учебная программа. – М.: МГУТУ, 2012. – 48 с.
Составители:
Грузинов Е.В. - профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», д.х.н.
Евтушенко А.М. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и экспертиза товаров», д.х.н.
Крашенинникова И.Г. – профессор кафедры «Технология продуктов
питания и экспертиза товаров», д.т.н.
Якунина Е.С. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», к.х.н.
Рецензенты:
Журавко Е.В. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», д.т.н.
Рабочая учебная программа дисциплины «Биохимия» цикла общематематических и естественнонаучных дисциплин ЕН.Ф.04.05 составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 260100 – «Технология
продуктов питания». Предназначена для студентов очной и заочной форм
обучения.
©Московский государственный
технологий и управления, 2012.
109004, Москва, Земляной вал, 73
© Грузинов Е.В., Евтушенко А.М.,
Крашенинникова И.Г., Якунина Е.С.
2
университет
Содержание
Стр.
1. Организационно-методический раздел .......................................................... 4
1.1. Цель и задачи изучения дисциплины ............................................................. 4
1.2. Содержание дисциплины ................................................................................ 5
1.3 Объем часов по видам учебной нагрузки ...................................................... 8
1.4. Тематические планы изучения дисциплины ................................................. 8
2. Учебно-методическое обеспечение дисциплины .......................................... 12
2.1. Методические указания по выполнению контрольной работы с
тематикой контрольных работ ............................................................................. 12
2.2. Задания для самостоятельной работы студентов........................................ 44
2.3. Основная литература ...................................................................................... 47
2.4. Дополнительная литература .......................................................................... 47
3
1. Организационно-методический раздел
Введение
Курс дисциплины «Биохимия» изучается бакалаврами МГУТУ в соответствии с учебной программой. Курс биохимии является необходимой
теоретической дисциплиной в подготовке бакалавра пищевой промышленности. Необходимость изучения биохимии диктуется огромной ролью, которую
она играет в настоящее время в пищевой промышленности, перерабатывающей растительное и животное сырье. Биохимия изучает особенности химического состава пищевых продуктов и процессы, происходящие при их производстве и хранении. Биохимия базируется на знаниях физики, неорганической, аналитической, органической, физической и коллоидной химий. Она
завершает цикл химических дисциплин и служит основой для изучения специальных курсов по пищевой технологии
1.1. Цель и задачи изучения дисциплины
Биохимия является одной из фундаментальных дисциплин в подготовке бакалавра пищевых производств.
Цели и задачи дисциплины:
- формирование у бакалавров системы, знаний, умений и навыков по вопросам биохимии, приобретение основ знаний технологических процессов;
- освоение важности комплекса знаний о химической природе и превращении веществ в организме, сохранении качества и безопасности пищевых
продуктов, необходимых для удовлетворения потребностей человека;
- овладение методами анализа качества сырья, полуфабрикатов и безопасности готовой продукции, направленных на снижение риска появления
некачественных продуктов питания в сфере обращения.
В результате освоения дисциплины студенты должны:
знать
- фундаментальные разделы биохимии в объеме, необходимом для понимания основных закономерностей биотехнологических, физикохимических и биохимических процессов с целью освоения технологий
продуктов общественного питания из растительного и животного сырья:
общие закономерности в структуре клетки микроорганизмов, животных и растений, ее функционирования на молекулярном и надмолекулярном уровнях;
особенности химического состава живого организма;
основные пути обмена веществ и энергии;
роль белков, липидов, углеводов, витаминов, ферментов в обмене веществ и питании человека и животных;
общие концепции и подходы, принятые в биохимии;
методы биохимии для контроля качества и сертификации продуктов
питания;
роль биохимических процессов при хранении и переработке пищевого
сырья;
4
роль биохимии в усовершенствовании технологических процессов пищевой промышленности и создании новых рациональных схем и принципов переработки сырья.
уметь:
применять биохимические методы для оценки пищевого сырья;
осуществлять постановку и проведение эксперимента;
анализировать и обрабатывать первичный экспериментальный материал в биохимических исследованиях;
использовать прикладные программы для получения, обработки
и интерпретации данных биохимических исследований;
оценивать достоверность полученных данных, формулировать выводы;
творчески применять полученные знания для решения конкретных
технологических задач.
Методическое значение курса биохимии заключается также в развитии
у студентов технологических специальностей способностей самостоятельной
работы со специальной литературой.
1.2. Содержание дисциплины
Введение
Предмет и задачи курса. Роль структурной организации клетки в явлениях жизни. Значение обмена веществ (ассимиляция и диссимиляция) в явлениях жизни. Энергетические процессы в организме. Регуляция процессов
обмена веществ в клетке. Развитие биохимии и ее связь с практикой. Общая
характеристика веществ, входящих в состав организмов, их роль и значение. Роль белков, липидов, углеводов, витаминов в обмене веществ и в питании человека и животных.
Белковые вещества
Специфическая роль белковых веществ в явлениях жизни. Принципы
выделения, очистки и определения белков. Аминокислоты как составные
части белков. Свойства протеиногенных аминокислот. Незаменимые аминокислоты. Полипептиды. Глутатион и его значение в обмене веществ. Теория
строения белковых молекул. Первичная, вторичная структуры белков.
Значение третичной структуры белковой молекулы для проявления ее биологической активности. Величина и форма белковой молекулы. Изоэлектрическая точка белков. Денатурация белков. Значение денатурации белков в
пищевой технологии. Классификация белков. Альбумины, глобулины, глютелины. Липопротеиды, хромопротеиды, гликопротеиды, нуклеопротеиды.
Нуклеиновые кислоты
Роль нуклеиновых кислот в живом организме. Типы нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеозиды и нуклеотиды.
Аденозинтрифосфорная кислота и ее роль в обмене веществ. Полинуклеотиды. Структура рибонуклеиновых кислот. Принципы парности азотистых оснований и особенности строения двухтяжевой структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты. Роль ДНК как носителя наследственной информации в
клетке.
5
Ферменты
Понятие о ферментах как белковых веществах, обладающих каталитическими функциями. Основные положения теории ферментативного катализа. Образование промежуточного комплекса "фермент - субстрат". Понятие об активном центре фермента.
Кинетика ферментативного катализа. Обратимость действия ферментов. Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Коферменты. Химическая природа коферментов. Влияние физических и химических факторов на активность ферментов.
Действие температуры и концентрации водородных ионов. Специфические активаторы и ингибиторы ферментативного процесса. Механизмы
ингибирования ферментов. Классификация ферментов. Оксидоредуктазы.
Трансферазы. Гидролазы. Распространение в природе и значение их в пищевой технологии. Лиазы, изомерезы и лигазы. Отдельные представители этих
классов.
Витамины
Роль витаминов в питании человека и животных. Открытие витаминов
Н.И. Луниным. Витамины как составные части ферментов. Жирорастворимые витамины. Витамин А. Каротиноиды и их значение как провитаминов А. Витамины Д. Витамины Е. Водорастворимые витамины. Витамин
B1. Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамин В 2 и PP. Участие витаминов В2 и РР в построении коферментов аэробных и анаэробных дегидрогеназ. Витамин Be и его каталитические функции. Пантотеновая
кислота и структура кофермента А. Витамин В12. Другие витамины комплекса В. Антицинговый витамин С. Прочие известные в настоящее время витамины.
Углеводы и их ферментативные превращения
Классификация углеводов. Наиболее широко распространенные в природе гексозы и пентозы и их свойства. Взаимопревращения моносахаридов. Фосфорные эфиры Сахаров и роль фосфорной кислоты в процессах
превращения углеводов в организме. Ферменты, катализирующие взаимопревращения Сахаров и образование фосфорных эфиров. Продукты окисления и восстановления моносахаридов. Гликозиды и дубильные вещества,
их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности. Дисахариды и трисахариды. Ферменты, гидролизующие олигосахариды. Крахмал и гликоген. Амилазы. Распространение в природе и характеристика отдельных амилаз. Роль амилаз в пищевой промышленности,
взаимопревращения крахмала и сахарозы в растениях. Биосинтез крахмала.
Клетчатка и гемицелллоза, их свойства и ферментативный гидролиз.
Пектиновые вещества, их свойства, ферментативные превращения и роль в
пищевой промышленности.
Брожение и дыхание
Общая характеристика процессов диссимиляции. Анаэробная и аэробная диссимиляция углеводов. Взаимосвязь процессов брожения и дыхания. Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение. Работы Л. Пас6
тера. Основные и побочные продукты брожения. Химизм анаэробной диссимиляции углеводов. Важнейшие промежуточные продукты анаэробной диссимиляции. Химизм аэробной диссимиляции углеводов. Механизм окисления пировиноградной кислоты. Цикл дикарбоновых и трикарбоновых кислот. Окислительное фосфорилирование и синтез АТФ. Энергетический баланс процессов брожения и дыхания. Локализация окислительных процессов в клетке. Митохондрии и их роль как биоэнергетических машин. Растительное сырье и микробиологические процессы как источник пищевых органических кислот.
Липиды. Обмен липидов в организме
Классификация липидов. Жиры и их свойства. Ферментативный гидролиз жиров. Липазы, распространение в природе и характеристика. Липоксигнеза, еѐ свойства, механизм действия, роль в пищевой промышленности. Бетаокисление жирных кислот. Коэнзим А и его роль в процессах обмена.
Ацетилкофермент А. Превращение жиров при созревании и прорастании семян и плодов. Фосфолипиды. Лецитины и кефалины. Ферментативные превращения фосфолипидов. Значение фосфолипидов в пищевой промышленности. Воска и стероиды. Стероиды как провитамины Д.
Обмен азота в растительных организмах
Кетокислоты как предшественники аминокислот. Прямое аминирование.
Переаминирование. Аминотрансферазы. Вторичное образование аминокислот
при гидролизе белков. Протеолитические ферменты - пептидогидролазы, общая
характеристика и распространение в природе. Отдельные представители. Протеиназы растительного и животного происхождения. Активирование протеиназ типа папаина сульфгидрильными соединениями. Использование протеолитических ферментов в промышленности. Биохимия диссимиляции аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Типы дезаминирования. Роль аспарагина и
глютамина в обмене азота у растений.
Биосинтез белков
Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белков. Информационная РНК как
посредник в передаче информации от ДНК к рибосоме. Активирование аминокислот. Транспортные РНК и их роль в процессе биосинтеза белка. Рибосомы. Структура и функции рибосом. Механизм считывания информации в рибосомах. Полисомы.
Взаимосвязь процессов обмена веществ в организме
Единство обмена веществ. Связь процессов ассимиляции и диссимиляции.
Энергетика обмена веществ. Взаимосвязь между обменом белков, углеводов и
липидов. Стимуляторы роста растений и микроорганизмов.
Роль биохимических процессов при хранении и переработке
пищевого сырья растительного происхождения
Биохимические превращения, совершающиеся при отложении запасных
веществ в растениях. Биохимические процессы, происходящие при хранении
пищевого сырья растительного происхождения. Роль ферментативных процессов в технологии переработки растительного сырья. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности. Ферментативное разруше7
ние витаминов при переработке пищевого сырья растительного происхождения
и методы его торможения.
№
1.3 Объем часов по видам учебной нагрузки
Изучение дисциплины строится на основе сочетания различных форм
учебного процесса: лекций, лабораторных занятий, а также самостоятельной
работы. Студентам заочной формы обучения большая часть учебного курса
предполагается для самостоятельного изучения. В таблице приведены организационно-методические данные по изучению дисциплины.
Таблица – Организационно-методические данные по изучению дисциплины
Курс и форма обучения
Объем в часах
Количество
Всего Лекции Лаборат. СРИЗ Контр. Экзамен
раб.
раб.
3 курс, очн.
150
20
44
86
1
3 курс, заочн. пфо
150
2
16
132
2
1
3 курс, заочн. сфо
150
2
12
136
1
1
Во время лабораторно-экзаменационных сессий студенты слушают
лекции и отрабатывают лабораторные занятия. Итогом изучения дисциплины является сдача экзамена.
Самостоятельная работа над курсом дисциплины должна быть систематической в течение всего учебного времени по заранее составленному студентом плану. Перед составлением плана студенту следует ознакомиться с
рабочей программой. Планирование самостоятельной работы способствует
лучшему усвоению материала и своевременному выполнению учебного графика.
В данных методических указаниях приводятся темы, планы программы
курса, рекомендации по индивидуальной самостоятельной работе, изучению
и освоению тем лекций, а также рекомендуемая литература. В целях закрепления знаний студентов в методических указаниях приведены вопросы для
самоконтроля.
1.4. Тематические планы изучения дисциплины
Тематический план лекций
ТЕМА
Кол-во часов
Введение. Предмет и задачи курса. Основные этапы
развития биохимии. Вклад отечественных ученых в
развитие биохимии. Методы исследования. Значение
биохимии для пищевой промышленности.
2. Белки и белковые вещества. Аминокислоты –
предшественники белков. Классификация. Свойства.
Биологические реакции.
3. Белки. Строение белков. Типы связей в молекуле белка.
Первичная, вторичная, третичная и четвертичная
1.
8
офо зпфо зсфо
1
1
1
2
1
структуры белка. Свойства белков. Классификация белков.
4. Протеины. Классификация. Характеристика групп.
Протеиды. Характеристика групп. Нуклеопротеиды.
5. Нуклеиновые кислоты. Нуклеозиды и нуклеотиды.
6. Структура нуклеиновых кислот. ДНК, РНК. Биологическая
роль
7. Ферменты. История развития учения о ферментах, его
философское значение. Работы Кирхгофа, Данилевского,
Пастера, Лебедева. Химическая природа ферментов. Связь
ферментов с витаминами. Свойства ферментов, общие и
отличительные свойства по отношению к химеским
катализаторам. Активные центры ферментов.
8. Классификация ферментов. Номенклатура.
Оксидорудуктазы. Дегидрогеназы и оксидазы. Коферменты.
Их строение, роль витаминов. Трансферазы. Гидролазы.
Классификация на подклассы. Отдельные ферменты
подклассов. Биологическая роль. Лиазы. Изомеразы.
Лигазы. Характеристика отдельных ферментов.
9. Водорастворимые витамины: В1, В2, В6, РР, В12, пантотеновая кислота, биотин, фомацин, витамин С, рутин. Биологическая роль, содержание в пищевых продуктах.
10. Углеводы. Классификация. Строение. Свойства. Значение
в пищевой промышленности. Моносахариды (пентозы,
гексозы), дисахариды, полисахариды. Строение крахмала,
клетчатки, пектиновых веществ.
11. Липиды. Классификация. Строение простых липидов
(жиры, масла, воск). Сложные липиды (фосфолипиды,
стерины). Строение каратиноидов. Биологическая роль.
Значение в пищевой промышленности. Окислительные
процессы в жирах и маслах.
12. Обмен липидов. Гидролиз жиров, фосфатидов. Судьба
глицерина и высших жирных кислот. Синтез жира.
Накопление его в масляничных семенах. Ферменты,
участвующие в этих процессах. Связь обмена углеводов и
липидов. Обмен белков. Обмен аминокислот. Типы
дезаминирования. Переаминирование. Участие ферментов.
Взаимосвязь процессов обмена аминокислот, белков,
углеводов, жиров. Пищевая ценность отдельных пищевых
продуктов.
Итого:
9
1
1
1
1
1
1
-
-
1
-
-
2
-
-
2
-
-
4
-
-
20
2
2
3
№
1.
2
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10
Тематический план лабораторных занятий
ТЕМА
Кол-во часов
офо зпфо зсфо
Введение в практикум по биохимии. Вопросы техники
2
безопасности в биохимической лаборатории.
Аминокислоты – структурные элементы белка. Классифика4
4
4
ция и строение аминокислот ациклического, карбоциклического и гетероциклического родов. Качественные р-ции на
аминокислоты: ксантопротеиновая, нингидриновая, р-ция
Адамкевича, р-ция Миллона, р-ция Пиотровского. Ди-, трии полипептиды.
Разделение аминокислот методом распределительной
4
хроматографии на бумаге. Определение аминокислотного
состава пищевых продуктов.
Белковые вещества. Определение азота методом Къельдаля.
6
Количественное определение белка этим методом в пищевых
продуктах.
Физико-химические свойства белков. Определение
4
2
изоэлектрической точки белка. Диализ белка.
Углеводы. Качественные р-ции на моносахариды: р-ции
6
Троммера и Фелинга. Качественные р-ции, позволяющие
отличить восстанав-ливающие и невосстанавливающие
дисахариды. Количественное определение
восстанавливающих сахаров по методу Бертрана.
Общие
свойства
ферментов:
термолабильность, 6
4
4
специфичность, оптимум рН, активаторы и ингибиторы
ферментов. Исследование активности амилаз ( и ) и
липазы. Химизм ферментов. Определение активности
пероксидазы. Определение активности каталазы.
Химия липидов. Нейтральные жиры. Их гидролиз (щелочной, 4
фермента-тивный). Фосфатиды: строение, качественная
реакция на фосфор. Определение физико-химических
характеристик жира: число омыления, иодное число.
Спиртовое брожение. Определение активности фермента –
4
2
фруктофуранозидазы. Определение активности
дегидрогеназы.
Витамины. Классификация витаминов. Качественное и
4
4
4
количественное определение витамина С. Качественное
определение витаминов А и D.
Итого: 44
16
12
10
Самостоятельная работа индивидуальных занятий (СРИЗ)
№
Наименование самостоятельной работы студента
Выполнение рап/п
боты
в часах
офо зпфо зсфо
1. Предмет и задачи курса. Основные этапы развития биохимии. 2
2
2
Российские ученые-биохимики, их вклад в развитие биохимии.
Значение биохимии для пищевой промышленности.
2. Белки и белковые вещества. Аминокислоты-мономеры бел6
10
10
ковой молекулы. Классификация. Свойства. Биологические
реакции глутатион. Теория строения белковых молекул.
Изоэлектрическая точка белков. Денатурация белков. Значение денатурации белков в пищевой технологии. Классификация белков.
3. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК. Биологическая роль.
6
10
10
Нуклеотиды. Нуклеозиды.
4. Ферменты. История развития учения о ферментах. Химиче6
10
12
ская природа ферментов. Связь ферментов с витаминами.
Свойства ферментов. Классификация ферментов. Коферменты. Строение. Характеристика отдельных ферментов.
5. Витамины. Классификация. Биологическая роль. Содержа6
8
8
ние в пищевых продуктах.
6. Углеводы и их ферментативные превращения. Классифика6
8
8
ция. Свойства. Значение в пищевой промышленности.
7. Брожение и дыхание.
6
6
8
8. Липиды. Обмен липидов в организме. Классификация. Про6
8
8
стые и сложные липиды. Биологическая роль. Значение в
пищевой промышленности. Гидролиз жиров, фосфолипидов.
Связь обмена углеводов и липидов.
9. Обмен азота в растительных организмах. Прямое аминирова6
8
10
ние. Переаминирование. Аминотрансферазы. Биохимия диссимиляции аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Типы дезаминирования.
10. Биосинтез белков.
8
12
14
11. Взаимосвязь процессов обмена веществ в организме.
6
10
10
12. Роль биохимических процессов при хранении и переработке 6
6
8
пищевого сырья растительного происхождения.
13. Подготовка контрольной работы или коллоквиума.
8
24
18
14. Подготовка к экзамену
8
10
10
ИТОГО:
86
132 136
11
2. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
2.1. Методические указания по выполнению контрольной работы с тематикой контрольных работ
Кафедрой технологии продуктов питания и экспертизы товаров установлены требования к выполнению контрольных работ. Студенту следует
внимательно ознакомиться с ними и учесть, что невыполнение одного из
требований может быть причиной возвращения преподавателем студенту
контрольной работы без ее рецензирования.
Требование к выполнению контрольных работ:
Контрольная работа должна показывать степень усвоения студентом
разделов программы, способность к анализу изучаемого материала, умение
выделять основные положения и обобщать данные учебной литературы.
Контрольная работа должна иметь объем не менее объема ученической
тетради (12 листов), допускается написание работы на скрепленных листах
формата А-4. Контрольную работу следует писать разборчивым почерком, с
интервалами между строками (если тетрадь в линейку – писать следует на
каждой строке, если в клеточку – через строку).
Страницы тетради надо пронумеровать.
На каждой странице необходимо оставлять поля.
В тексте контрольной работы не допускаются сокращения слов, кроме
наименований единиц измерений (только после цифровых данных), а также
научных символов.
При описании ответов на вопросы работы обязательно надо представлять схемы, таблицы, диаграммы, химические формулы и другой иллюстрационный материал.
На первой странице тетради указываются номер варианта работы и
полное наименование трех вопросов работы.
Обязательным требованием является наличие списка литературы, использованной при выполнении работы.
Литература указывается по установленной форме:
Для книг указывается:
Фамилия и инициалы автора (авторов). Название книги. Место издания: Издательство. Год издания. Количество страниц.
Для статей указывается:
Фамилия и инициалы автора (авторов). Название статьи. // Название
журнала или сборника. – Год издания. – Номер журнала, номер выпуска, номера страниц, на которых напечатана статья.
Контрольную работу после списка литературы студент подписывает и
указывает дату ее выполнения.
На обложке контрольной работы студент указывает фамилию, имя, отчество, шифр, номер варианта, дисциплину.
Проверенная работа возвращается студенту. При наличии замечаний
рецензента, студенту следует выполнить все его указания и доработать во12
просы работы в тетради после основного текста и после замечаний рецензента. Не рекомендуется доработку вопросов проводить на полях тетради.
Если работа выполнена в соответствии с указанными требованиями,
преподаватель допускает ее к собеседованию. Для зачета по контрольной работе студенту необходимо иметь выполненную контрольную работу с отметкой преподавателя «Допущен к собеседованию».
Собеседование по работе проводит преподаватель, индивидуально беседуя с каждым студентом по вопросам работы.
Студенты выполняют контрольное задание согласно своемушифру
(двух последних цифр) до номера 50, если в номере шифра две последние
цифры больше 50, следует из них вычесть 50 и оставшиеся две цифры являются вариантами контрольного задания.
Так, например, студент с шифром 538 выполняет вариант 38, а с
шифром 295 - выполняет вариант 45 (295-50=245).
Вариант решения контрольной работы.
1. Напишите уравнения реакций, происходящих при нагревании аланина.
Решение:
α-Аминокислоты при нагревании образуют соответствующие им дикетопиперазины и воду:
H 2N
CH2
COOH
HN
H 2C
C
C
CH2
NH
+ 2H 2O
+
HOOC
CH 2
O
NH2
O
2. Напишите формулы следующих дипептидов: а) аланилаланина, б) аланилглицина.
Решение:
O
a)
H 2N CH C
CH 3
H
N
C
H
CH 3
H 2N CH C
CH3
C
OH
H
O
a)
O
N
C
H
H
O
C
OH
13
3. Напишите уравнения реакций синтеза глициллейцина.
Решение:
H
O
H 3C
Cl
Cl2
C
C
OH
C
Cl
PCl5
C
C
O
POCl3
C
HCl
Cl
OH
H
C
OH
H
O
H
Cl
HCl ,
C
H
H
Cl
O
O
H 2N
C
Cl
H
H
H
H
H
C
C
C
C
OH
CH 3
CH 3
OH
H
Cl
H H
O
C
C
NH CH
C
C
CH 3
HCl .
COOH H CH 3
H
Для замещения хлора действуют далее аммиаком:
H
Cl
C
O
NH CH
C
H
C
H
H
C
C
CH 3
2NH3
CH 3
NH 4Cl .
COOH H CH 3
H
H 2N
H
O
C
NH CH
H
H
C
C
COOH H CH3
4. При действии надмуравьиной кислоты на полипептиды расщепляются дисульфидные мостики, а по месту каждого атома серы образуются сульфогруппы.
Напишите уравнения реакций окисления цистина с помощью надмуравьиной кислоты.
14
Решение:
H
H 2N
C
COOH
CH 2
O
S
5 HC
O
5H 2O
OH
S
CH 2
H 2N
C
COOH
H
H
H 2N
C
COOH
O
5 HC
2 CH 2
OH
SO 2OH
5. Нуклеозиды и основания, входящие в состав мононуклеотидов, подвергаются гидролизу при воздействии на них соответствующих ферментов. При
этом выделяется аммиак.
Напишите уравнения реакций гидролиза оснований в соответствии со
схемами:
цитозиндезаминаза
а)
цитозин
б)
аденин
H2O
в)
гуанин
H2O
H2O
адениндезаминаза
гуаниндезаминаза
15
урацил
NH3 ,
гипоксантин
ксантин
NH3 ,
NH3 .
Решение:
HO
NH2
C
а)
HO
C
N
CH
C
CH
H2O
NH3
HO
N
CH
C
C
N
N
C
N
HC
C
CH
N
Аденин
H2N
C
OH
NH2
в)
CH
N
Урацил
Цитозин
б)
N
H2O
N
C
NH3
HC
C
CH
N
H
Гипоксантин
N
N
H
OH
OH
C
C
N
C
N
C
C
CH
N
H2O
NH3
HO
N
H
N
C
N
C
C
CH
N
N
H
Ксантин
Гуанин
6. -Оксибутиратдегидрогеназа окисляет D- -оксимасляную кислоту (перенося водород на кофермент НАД) в ацетоуксусную кислоту.
Напишите уравнение этой реакции.
Решение:
COOH
COOH
H2C
НАД
НАД H2
H2C
CHOH
C
CH3
CH3
16
O
7. Напишите уравнение реакции неконкурентного торможения при взаимодействии парахлормеркурбензоата с цистеином.
Решение:
Hg
HgCl
HS
H
H
C
C
H
NH 2
S
H
H
C
C
H
NH 2
COOH
HCl
COOH
COOH
COOH
8. L-аланин-2-оксоглутаратаминотрансфераза переносит аминогруппу:
L-аланин + -кетоглутаровая кислота пировиноградная + -глутаминовая
кислота.
Напишите уравнение этой реакции.
Решение:
COOH
HC
O
NH 2
HO
C
CH 3
O
H
H
C
C
C
H
H
O
H 3C C
COOH
HO
C
O
COOH
H
H
H
C
C
C
COOH
NH 2 H H
Контрольные задания.
Теоретические вопросы
Вариант 1
1. Классификация белков. Общая характеристика протеинов.
2. Лактоза и мальтоза. Химическое строение, свойства.
3. Специфические свойства ферментов, отличающие их от небиологических
катализаторов.
Вариант 2
1. Молекулярная масса белков, методы ее определения (вискозиметрия,
диффузия, ультрацентрифугирование).
17
2. Сахароза. Химическое строение и свойства. Ферментативный гидролиз
сахарозы.
3. Витамины РР, химическое строение, свойства. Участие в построении коферментов.
Вариант 3
1. Современные представления о структуре белка. Типы связей, сохраняющие пространственную конфигурацию белков молекулы.
2. Строение и химические свойства трегалозы, целлобилозы. Какие промежуточные и конечные продукты образуются при гидролизе клетчатки?
3. Классификация ферментов. Характеристика гидролаз.
Вариант 4
1. Написать формулы следующих трипептидов:
а) аланил-лизил-цистеин,
в) глутамил-гистидил-триптофан,
в) фенилаланил-лейцил-аргинин. Укажите пептидные связи.
2. Химическое строение, свойства и биологическая роль крахмала и клетчатки.
3. Общая характеристика оксидоредуктаз. Анаэробные и аэробные дегидрогеназы. Химическое строение коферментов.
Вариант 5
1. Первичная структура белковой молекулы. Типы связей, формирующие
первичную структуру белка.
2. Строение и свойства дисахаридов.
3. Написать формулы коферментов, в состав которых входит адениловая кислота.
Вариант 6
1. Химический состав белков.
2. Фосфолипиды, их формулы, свойства и применение в пищевой промышленности.
3. Витамины, входящие в состав ферментов. Привести примеры.
Вариант 7
1. Фракционирование белков (электрофорез, хроматография, высаливание).
Осаждение белков. Нативные и денатурированные белки.
2. Моносахариды – гексозы и их производные: гексозамины и гексофорные
эфиры.
3. Витамины, входящие в состав ферментов. Привести примеры.
Вариант 8
1. Третичная и четвертичная структура белка. Связи, формирующие про18
странственную конфигурацию белковой молекулы.
2. Физико-химические свойства моносахаридов, изображение гексоз с помощью перспективных формул.
3. Классификация ферментов. Характеристика изомераз.
Вариант 9
1. Классификация и характеристика аминокислот. Написать формулы незаменимых аминокислот.
2. Строение и химические свойства глюкозы, маннозы, галактозы и фруктозы. D- и L- ряды моносахаридов.
3. Рибофлавин (витамин В2), особенности структуры, обусловливающие его
биологические свойства. Конферменты, содержащие рибофлавин.
Вариант 10
1. Физические и химические свойства белков. Полноценный белок.
2. Проектирование вещества, структура, свойства, использование в пищевой
промышленности.
3. Общая характеристика и классификация липидов. Жиров: строение, свойства, распространение в природе.
Вариант 11
1. Пептиды и полипептиды. Получить два тетрапептида из следующих аминокислот: серина, метионина, лецина, фенилаланина.
2. Общая характеристика и классификация углеводов. Образование углеводов в растениях.
3. Одно- и двухкомпонентные ферменты. Простетические группы ферментов.
Химическое строение важнейших коферментов.
Вариант 12
1. Белки как амфотерные электролиты. Изоэлектрическая точка белков.
2. Сахароза и мальтоза. Строение, свойства. Объяснить, почему сахароза не
дает реакции на карбонильную группу.
3. Принцип классификации ферментов. Характеристика классов.
Вариант 13
1. Денатурация белков, обратимая и необратимая. Причины, вызывающие
денатурацию белков.
2. Написать формулы важнейших моносахаридов – гексоз в ациклической и
циклической форме и указать их химические свойства.
3. Современные данные о химической природе ферментов. Конферменты, их
связь с витаминами. Привести примеры.
Вариант 14
1.Классификация и характеристика сложных белков. Строение простетической группы нуклеидов.
19
2. Витамины В1 и В2, их строение, роль в обмене веществ. Пищевые источники этих витаминов. Какие ферменты содержат эти витамины?
3.Липиды, общие свойства и особенности структуры. Отличие простых липидов от сложных. Привести примеры.
Вариант 15
1. Аминокислоты, строение, свойства, классификация. Написать формулы
всех белковых аминокислот.
2. Строение трегалозы и сахарозы. Чем характеризуется трегалозный тип
связи? Инверсия сахарозы и ее использование в пищевой промышленности.
3. Понятие о ферментах как о белковых веществах, обладающих каталитическими функциями. Активный центр ферментов. Основные положения
ферментативного катализатора.
Вариант 16
1. Какими свойствами характеризуется белки?
2. Что такое гликозиды? Как определить принадлежность гликозида к D- или
L-ряду? Написать перспективные формулы метал-α-D-глюкопиранозы и
этил-β-D-фруктофуранозы.
3. Классификация липидов. Строение и свойства жиров, стероидов, воска..
Написать их формулы.
Вариант 17
1. Полноценные и неполноценные белки. Незаменимые аминокислоты, их
биологическая роль и химическое строение (дать формулы).
2. Что такое мутаротация моносахаридов? Какими процессами обусловлено
это заявление? Какими процессами обусловлено это явление?
3. Ингибиторы и активаторы ферментов.
Вариант 18
1. Классификация белков. Простые белки: альбумины, глобулины, протамины, гистоны, протеиноиды.
2. Трисахариды, тетрасахариды. Строение, свойства, продукты гидролиза.
3. Написать формулы витаминов С и Р. Указать характер связи между ними
в обмене веществ и их биологическую роль. Их пищевые источники.
Вариант 19
1. Написать формулы всех встречающихся в белках аминокислот.
2. Полисахариды. Крахмал: строение, свойства, распространение в природе.
3. Провитамины и витамины. Образование витаминов D из эргостерола.
Вариант 20
1. Качественные реакции на белки. Приведите формулы циклических аминокислот.
20
2. Классификация углеводов, их биологическое значение, строение и свойства олигосахаридов.
3. Витамины группы А. Строение, биологическая роль, провитамины. Как
идет преобразование провитамина в витамин?
Вариант 21
1. Написать структурные формулы и назвать дипептиды, получаемые из следующих аминокислот: а) гистидина и цистина, б) триптофана и лизина, в)
изолейцина и цистеина, г) серина и глутамина.
2. Химические и физические свойства крахмала, гликогена и целлюлозы.
Указать черты сходства и различия в их строении и свойствах.
3. Витамины, классификация. Провитамины, антивитамины и антогонисты
витаминов.
Вариант 22
1. Классификация белков. Сложные белки: хромопептиды, гликопептиды,
липопептиды, металлопептиды, нуклеопротеиды. Строение простетических
групп нуклеотидов.
2. Крахмал, перспективная формула фрагмента молекулы амилопектина.
3. Классификация липидов. Химическое строение жиров и стеридов.
Вариант 23
1. Вторичная структура белков: α-спираль, β-складка. Какие связи формируют вторичную структуру белка?
2. Написать ациклическую и циклическую формулы α-D-глюкозы.
3. Химическое строение фосфолипидов. Их биологическое значение.
Вариант 24
1. Охарактеризуйте белки как амфотерные электролипиды. Что такое изоэлектрическая точка белка?
2. Сахароза и лактоза. Строение и свойства. Почему лактоза восстанавливает
реактив Фелинга, а сахароза нет?
3. Что такое коферменты? Роль витаминов в построении коферментов. Привести формулы важнейших коферментов: НАД, НАДФ, ФАД, фосфопиридоксаля (ФП).
Вариант 25
1. Продукты неполного гидролиза белков. Номенклатура и строение ди-, тритетрапептидов. Привести примеры. Что такое полипептиды? Качественные
реакции на пептидную связь.
2. Моносахариды - гексозы. Химическое строение, стереоизомерия моноз.
Написать проекционные формулы моноз, эпимерных D-глюкозе.
3. Назовите и напишите формулу коферментной системы, в состав которой
входит пантотеновая кислота. Роль КоА в обмене веществ.
21
Вариант 26
1. Физические и химические свойства белков.
2. Напишите уравнение гидролиза сахарозы, объясните, почему эту реакцию
называют инверсией?
3. Принцип классификации ферментов.
Вариант 27
1. Какие типы связей формируют структуру белка?
2. Строение и свойства крахмала. Опишите различия в структуре амилопектина и крахмала.
3. Характеристика ферментов класса лиаз. Приведите примеры реакции.
Вариант 28
1. Вторичная структура белка, типы связей, обеспечивающих ее стабильность. Какие формы этой структуры наиболее распространены в нативных
белках?
2. Напишите схему превращений D-глюкопиранозы и D-маннопиранозы при
мутаротации.
3. Характеристика ферментов класса оксидоредуктаз.
Вариант 29
1. Строение нуклеотидов и нуклеозидов. Приведите примеры.
2. Растительные масла: строение, физические и химические свойства.
3. Ферменты класса оксидоредуктаз. Цитохромная система.
Вариант 30
1. Структурные элементы нуклеиновых кислот: азотистое основание, углевод, фосфорная кислота. Изобразите химическое строение.
2. Высшие жирные кислоты, участвующие в образовании природных жиров.
Приведите примеры простого и сложного триглицерида. Назовите их.
3. Особенности ферментов как биологических катализаторов.
Вариант 31
1. Полинуклеотиды. Поясните структурные элементы, приведите примеры.
2. Углеводы. Характеристика моносахаридов и дисахаридов.
3. Антивитамины. Приведите примеры.
Вариант 32
1. ДНК. Первичная структура ДНК.
2. На примере глюкозы и фруктозы покажите строение их пиранозных и фуранозных форм.
3. Дегидрогеназы. Общие характеристики. Строение. Участие витаминов в
образовании коферментов.
22
Вариант 33
1. ДНК. Вторичная и третичная структура ДНК. Типы связей.
2. Моносахариды. Образование циклической формы гексоз.
3. Ферменты класса оксидоредуктаз. Анаэробные дегидрогеназы.
Вариант 34
1. РНК. Структура РНК.
2. Липиды. Строение сложных липидов.
3. Ферменты класса оксидоредуктаз. Характеристика оксидаз.
Вариант 35
1. Два типа нуклеиновых кислот. Строение и химические свойства.
2. Крахмал, строение, свойства. Приведите фрагменты формул. Использование крахмала в пищевой промышленности.
3. Ферменты класса трансфераз.
Вариант 36
1. Соединения с макроэргическими связями. АТФ. Структура, функции.
Приведите уравнения биохимических реакций с участием АТФ.
2. Структурные составляющие крахмала: амилоза и амилопектин. Приведите
фрагменты формул, опишите их свойства.
3. Ферменты класса изомеров. Приведите уравнения биохимических реакций с
участием изомера.
Вариант 37
1. Различие в строении ДНК и РНК. Локализация в органеллах клетки.
2. Аскорбиновая кислота. Строение, биологическая роль.
3. Сходство и различия биологических и химических катализаторов.
Вариант 38
1. Нуклеиновые кислоты. Их строение и роль в жизнедеятельности организма.
2. Сахара. Строение, физические и химические свойства.
3.Ферменты класса лиаз.
Вариант 39
1. Соединения с макроэргическими связями. Их строение, биологическая роль.
2. Витамины группы В. Структура, биологическая роль.
3. Ферменты класса гидролаз. Протеолитические ферменты.
Вариант 40
1. Нуклеиновые кислоты. Охарактеризуйте пуриновые и пиримидиновые
основания, входящие в состав нуклеиновых кислот.
2. Каротины и каротиноиды. Строение и биологическая роль, содержание в
растворах.
3. Ферменты класса оксидоредуктаз. Оксидазы, полифенолоксидазы.
23
Вариант 41
1. Протеиды. Их классификация. Важнейшие представители каждой группы.
2. Пектиновые вещества, строение, свойства, применение в пищевой промышленности.
3. Витамины группы К, их строение, свойства, биороль, пищевые источники.
Вариант 42
1. Протеиды. Хромопротеиды. Опишите структуру гема, приведите формулу,
укажите, в состав каких ферментов входит гем?
2. Пентозы и пентозаны. Строение, свойства, содержание в растениях.
3. Ферменты, их активаторы и ингибиторы. Приведите примеры.
Вариант 43
1. Ферментативный гидролиз белков. Продукты полного и неполного
гидролиза. Аминокислотный состав растительных белков. Незаменимые
аминокислоты.
2. Дисахариды. Их строение, свойства, применение в пищевой промышленности.
3. Различия в свойствах и строении растительного масла и жира.
Вариант 44
1. Денатурация белков. Причины ее вызывающие. Использование в пищевой
промышленности.
2. Жирорастворимые витамины А и D. Строение, биологическая роль,
пищевые источники.
3. Химическая природа ферментов. Роль активного центра в катализе.
1.
2.
3.
4.
Вариант 45
Глутатион. Строение, химические свойства, биологическая роль.
Витамин PP. Химическое строение, биологическая роль, приведите примеры
коферментных систем, в образовании которых участвует витамин РР,
напишите формулы. Укажите пищевые источники витамина PP.
Фосфорные группы глюкозы, фруктозы. Образование их при дыхании
растений. Приведите уравнения биологических реакций, укажите ферменты,
охарактеризуйте роль АТФ.
Вариант 46
1. Напишите структурные формулы АМФ (адениловой кислоты) и
уридин5-фосфата. Как может идти образование динуклеотидов? Укажите тип связей.
2. Липиды. Строение растительных масел и животных жиров. Отличие в обмене веществ.
3. Классификация витаминов. Провитамины.
24
Вариант 47
1. Белки.
Амфотерные свойства белков. Приведите уравнения,
характеризующие амфотерность белков, аминокислот, и.э.т. белков.
2. Мутаротация углеводов, приведите структурные формулы всех форм
фруктозы.
3. Ингибиторы и активаторы ферментативных реакций Проферменты.
Вариант 48
1. Нуклеиновые кислоты. Типы связей, формирующие молекулы полинуклеотидов.
2. Глюкоза, химическое строение и свойства, распространение в природе.
Эпимеры глюкозы.
3. Окисление растительных масел.
Вариант 49
1. АТФ. Строение, свойства, биологическая роль. Приведите уравнения
биохимических реакций с участием АТФ.
2. Приведите уравнения реакций, описывающих процесс прогоркания жира.
Условия протекания этих реакций.
3. Глюкоза. Ее аномеры, образование их в природе.
Вариант 50
1. Аминокислоты. Опишите способность аминокислот образовывать пептиды.
Сколько дипептидов может быть получено из аспарагиновой кислоты и пролина? Приведите их формулы.
2. Какие дисахариды содержатся в растениях? Проиллюстрируйте формулами.
3.Ферменты класса гидролаз. Эстеразы.
Задачи к контрольной работе №1
1. Напишите формулу пентапептида: Асп—Вал— Глу—Фен—Лиз. Выделите в пептиде повторяющиеся группы, образующие пептидный остов, и вариабельные группы, представленные радикалами аминокислот. Обозначьте в
пептиде N- и С-концы. Подчеркните пептидные связи. Напишите все возможные пептиды, состоящие из тех же аминокислот.
2. Решите задачу. Специфичность взаимодействия белков с лигандом обеспечивается комплементарностью структуры центров связывания структуре
лиганда. В активный центр белка входят 4 аминокислотных остатка (см. схему
активного центра белка).
25
лиганды
Активный
центр белка
Ответьте на вопросы: а) какой из указанных лигандов с наибольшей вероятностью будет взаимодействовать с активным центром данного белка и почему?
б) какие типы связей возникают в процессе образования комплекса белок—
лиганд, в) какой из указанных лигандов с наибольшей вероятностью может
быть ингибитором функции данного белка и почему?
3. Напишите формулу гексапептида, содержащего 2 аминокислотных остатка с гидрофобными радикалами, 2 - с катионными радикалами, по одному
— с гидрофильными незаряженными и анионными радикалами. На рисунке:
а) подчеркните пептидные связи; б) покажите пунктиром связи, возникновение которых приводит к образованию α-спирали; в) выпишите аминокислотные
остатки пептида, радикалы которых могут участвовать в гидрофобных взаимодействиях (а), в образовании водородных (б) и ионных (в) связей.
4. В ядерных белках-гистонах содержится большое количество аминокислотных остатков аргинина и лизина, а в белке крови альбумине - много остатков
глутаминовой и аспарагиновой кислот. Ответьте на вопросы:
а) в каких средах (>, < или =7,0) лежит ИЭТ этих белков?
б) с каким из 2 белков может взаимодействовать Са2+?
5. Определите суммарный заряд пентапептида при рН 7,0: Глу-Арг-ЛизВал-Асп. Как изменится суммарный заряд этого пептида: а) при рН«7,0; б)
при рН »7,0. Напишите формулу данного пентапептида и все возможные пептиды, состоящие из тех же аминокислот.
6. Определите ИЭТ пептида (>, < или =7,0) Про-Лиз-Тир-Глн-Три.
Напишите формулу данного пентапептида и все возможные пептиды, состоящие из тех же аминокислот.
26
7. Определите ИЭТ пептида (>, < или =7,0) Ала-Сер-Глу-Асн-Мет. Напишите формулу данного пентапептида и все возможные пептиды, состоящие
из тех же аминокислот.
8. Сравните направление движения в электрическом поле двух пептидов при
рН 7,0 (к катоду или аноду):
а) Вал-Глу-Ала;
б) Лей—Асн—Apr. Напишите их формулы.
9. Сравните
растворимость
двух
пептидов
при
рН
7,0:
Сер—Цис—Глу—Тир—Асп;Вал—Apr—Мет—Фен—Тир. Напишите их
формулы.
10. Выберите методы, с помощью которых можно разделить смесь белков на индивидуальные белки; укажите физико-химические свойства белков, лежащие в
основе каждого метода.
Название белка
Молекулярная масса,Д
ИЭТ
Церулоплазмин
γ-Глобулин
β-Лактальбумин
151000
150 000
37 000
4,4
6,3
5,2
11. Ферменты гексокиназа и глюкокиназа катализируют одну и ту же реакцию: Глюкоза + АТФ → Глюкозо-6-фосфат + АДФ а) Изобразите в виде графиков (в одной системе координат) зависимость скорости от концентрации
глюкозы для обоих ферментов, если известно, что Km для гексокиназы составляет ~ 0,04 ммоль/л, а для глюкокиназы - ~ 10 ммоль/л.б) Отметьте на
графиках Vmax и Km. Дайте определение этим величинам. Как характеризует
фермент Km?в) Для какого из ферментов при одинаковой концентрации глюкозы скорость ферментативной реакции будет больше? Почему?
12. В полипептидной цепи между радикалами аминокислот могут возникать
химические связи. Выберите пары аминокислот, радикалы которых могут
образовать связи и укажите тип связи. 1. Сер, Асн 2. Ала, Вал 3. Глу, Асп
4. Гис, Асп
5. Цис, Ала 6. Сер, Глн.
13. Напишите пептид:
Сер – Глу – Про – Лиз – Гис.
а) Подберите свойство радикала для каждой из аминокислот пептида:
1. Гидрофильный с анионной группой
2. Гидрофильный с катионной группой
3. Гидрофильный незаряженный
4. Гидрофобный
б) Какие аминокислоты пептида соответствуют следующим характеристикам:
1. С концевая аминокислота
2. Иминокислота
3. Диаминомонокарбоновая кислота
27
в) Какой суммарный заряд имеет данный пептид. Что такое изометрическая
точка белка и в какой среде лежит ИЭТ данного пептида?
14. Напишите пептид: Глу – Apг – Тир – Асп – Мет.
а) Подберите свойство радикала для каждой из аминокислот пептида:
1. Гидрофильный с анионной группой
2. Гидрофильный с катионной группой
3. Гидрофильный незаряженный
4. Гидрофобный
б) Какие аминокислоты пептида соответствуют следующим характеристикам:
1. N концевая аминокислота
2. Аминокислота, содержащая гуандииновую группу
3. Моноаминодикарбононая аминокислота
в) Какой суммарный заряд имеет данный пептид при рН=7. Что такое изоэлектрическая точка белка, и какова ИЭТ данного пептида (>7, =7или <7)?
15. Изобразите в виде графика зависимость скорости реакции от концентрации субстрата.
а) Отметьте на графиках Vmax и Km. Дайте определение этим величинам. Как
характеризует фермент Km?
б) Используя данные о зависимости скорости реакции (V) от концентрации
субстрата (S), представленные в таблице, оцените приблизительно значения
Vmax и Km.
Концентрация субстрата (S)
мкмоль/л
0,2
0,4
0,8
1,6
Скорость реакции (V)
мкмоль/мин
15
21
28
30
16. В полипептидной цепи между радикалами аминокислот могут возникать
химические связи. Выберите пары аминокислот, радикалы которых могут
образовать связи и укажите тип связи.1. Асп, Три
2.Асн, Тре 3. Apг, Лиз
4. Глу, Гис 5. Мет, Иле 6. Цис, Глн.
17. В полипептидной цепи между радикалами аминокислот могут возникать
химические связи. Выберите пары аминокислот, радикалы которых могут
образовать связи и укажите тип связи. 1. Асп, Лиз 2. Вал, Тре 3. Apг, Гис
4. Глу, Сер 5. Три, Иле 6.Тре, Глн.
18. Фермент сахараза может катализировать следующие реакции:
Сахараза + H2O → Глюкоза + Фруктоза
Раффиноза + H2O → Галактоза + Глюкоза + Фруктоза
а) Изобразите в виде графиков (в одной системе координат) зависимость скорости реакции, катализируемой сахарозой, от концентрации субстрата – са28
харозы (Km = 0,05 ммоль/л) и раффинозы (Km = 2,00 ммоль/л), - если считать
Vmax одинаковой (10 ммоль ∙ л-1 ∙ мин-1).
б) Отметьте на графиках Vmax и Km. Дайте определение этим величинам. Как
характеризует фермент Km?
в) В каком случае при одинаковой концентрации субстратов (например,
0,1 ммоль/л) скорость ферментативной реакции будет больше? Почему?
19. Содержание азота в серине составляет 13,3%. Вычислите молекулярную массу серина, если известно, что в молекуле серина содержится один
атом азота.
20. Лизин содержит 19,17% азота. Вычислите молекулярную массу лизина, если известно , что в молекуле лизина содержатся два атома азота.
21. Определите изоэлектрическую точку следующих аминокислот: глицина, α-аланина, β-аланина, изолейцина, саркозина и двух дипептидов: глицилглицина и глицилаланина при 25°С, зная, что значения рКа при указанной температуре соответственно равны:
Соединение
Глицин
α -Аланин
β -Алания
Изолейцин
Саркозин
Глицилглицин
Глицилаланин
рКаt
2,4
2,34
3,60
2,38
2,23
3,06
3,15
рКа2
9,7
9,69
10,19
9,68
10,01
8,13
8,25
22. Рассчитайте значения изоэлектрических точек глицина, аспарагиновой кислоты и лизина. Значения рКа для указанных аминокислот следующие:
Соединение
рКаt рКа2 рКа3
Глицин
2,4 9,7
Аспарагиновая кислота 1,9 3,7 9,6
Лизин
2,2 8,9 10,5
В каких позициях от линии старта окажутся перечисленные аминокислоты
после их электрофоретического фракционирования в буферной системе с
рН = 6,5?
23. Смесь аминокислот, содержащая валин, лейцин, аспарагиновую кислоту, лизин, гистидин и серин, была подвергнута фракционированию методом электрофореза на бумаге при рН = 6,2. Какие из указанных аминокислот будут перемещаться к катоду, к аноду или останутся на линии
старта и почему?
24. Тетрапептид содержит в своем составе аланин, лизин, пролин и валин. В результате реакции тетрапептида с динитрофторбензолом и последующего гидролиза ДНФ-пептида 6 н. раствором соляной кислоты 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?
29
25. В гидролизате пептида найдены ала, вал, глу, фен, тир, гли, лиз, лей,
мет и NH3. При обработке пептида по методу Сэнджера выявлен ДНФаланин, 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 Сэнджеру 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.
26. Высчитайте объем 0,2 М раствора гидроксида калия, необходимого для
нейтрализации 200 мл 0,1 М раствора солянокислого глицина.
27. Рассчитайте объем 0,2 М раствора гидроксида калия, необходимого
для титрования 200 мл 0,15 М раствора аспарагиновой кислоты, находящейся в изоэлектрической точке.
28. Раствор, содержащий триптофан и тирозин в 0,1 н. растворе гидроксида
натрия, имеет оптическую плотность 0,500 при 294,5 нм и 0,700 при 280 нм
(ширина кюветы 1 см). Какова концентрация этих двух аминокислот, если
коэффициенты молярной экстинкции триптофана и тирозина в 0,1 н. растворе гидроксида натрия имеют следующие значения:
Длина волны (нм) Коэффициент молярной экстинкции
триптофана
тирозина
294,5
2375
2375
280,0
5225
1576
29. Раствор L-лейцина (3,0 г в 50 мл 6 н. раствора HС1) имеет угол вращения +1,81° при толщине слоя жидкости 20 см. Вычислите удельное вращение
[а]20D и молярное вращение (М) L-лейцина (в 6 н. растворе НС1).
30. Антитоксический псевдоглобулин лошади был подвергнут ультрацентрифугированию до и после обработки пепсином. Константы седиментации
были соответственно равны 7,2 10-13 и 5,7 10-13 сек, а коэффициенты
диффузии соответственно 3,9 10-7 и 5,8 10-7 см2/сек. Плотность воды при
20°С равна 0,9982. Удельный парциальный объем этого белка составляет
0,745. Как изменилась молекулярная масса псевдоглобулина после обработки его пепсином?
31. При изучении алкогольдегидрогеназы печени лошади были получены
следующие данные: константа седиментации - 4,88 единиц Сведберга; коэффициент диффузии - 6,5 10-7 см2/сек, удельный парциальный объем 0,751; плотность растворителя 0,998. Вычислите молекулярную массу фермента.
32. Изучение седиментации и диффузии альбумина человека привело к
следующим показателям: s20 = 4,24 10-13 сек; D20 = 6,32 10-7 см2/сек. Плотность воды при 20°С — 0,9982, а удельный парциальный объем альбумина —
- 0,733. Вычислите молекулярную массу указанного белка.
30
33. Раствор, содержащий 0,102 г белка в 100 мл раствор обработали
2,4-динитрофторбензолом. Полученный раствор ДНК белка имеет величину
оптической плотности, равную 0,5 при 360 нм. Рассчитайте молекулярную
массу белка, если в тех же условиях коэффициент молярной экстинкции моно-ДНФ-белка равен 1,61 104 л/моль см, а белок в своем составе содержит три полипептидные цепи.
34. Выведите эмпирическую и молекулярную формулы пептида, если в ходе анализа было установлено, что содержание глицина в пептиде составляет
0,3 г, аланина - 0,18 г, фенилаланина - 0,33 г. Молекулярная масса пептида
равна 1050 ± 25.
35. Раствор 0,3 г полиаланина в 100 мл воды развивает осмотическое давление 7,85 мм рт. ст. при 25 °С. Рассчитайте молекулярную массу полиаланина и коэффициент поликонденсации аланина в его составе.
36. Гемоглобин содержит 0,34% железа. Высчитайте минимальную молекулярную массу гемоглобина.
37. По аналитическим данным гемоглобин лошади содержит: Fe - 0,335%,
S - 0,390%; гемоглобин свиньи: Fe - 0,400%, S - 0,480%. Определите минимальные молекулярные массы гемоглобинов этих двух видов животных.
38. 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.
39. Гемоглобин быка содержит 0,336% железа, 0,48% серы и 4,24% аргинина. Вычислите минимальную молекулярную массу гемоглобина быка,
число атомов Fe и S, а также остатков аргинина в нем.
40. Молекулярная масса ДНК-полимеразы равна 109 000. Вычислите количество аминокислотных остатков в составе молекулы указанного белка.
41. Белок содержит 0,58% триптофана. Чему равна минимальная молекулярная масса этого белка?
42. Белок содержит 0,8% цистеина. Вычислите минимальную молекулярную массу этого белка.
43. Содержание триптофана, тирозина и β-оксиглутаминовой кислоты в
глутелине пшеницы соответственно равно: 1,68, 4,5 и 1,8%. Используя
эти данные, вычислите минимальную молекулярную массу глутелина и
число остатков указанных аминокислот в его молекуле.
44. 1 г белка содержит 0,025 10- 3 мМ концевых α-аминогрупп. Вычислите
минимальную молекулярную массу этого белка.
45. При определении молекулярной массы рибонуклеазы методом ультрацентрифугирования получены следующие величины: 13 100; 13 640;
13
400; 13 250; 13 790. Вычислите среднее квадратичное отклонение и среднюю ошибку опыта. Представьте данные о молекулярной массе рибонуклеазы в виде М ± т.
46. Общая кислотная емкость яичного альбумина равна 8,7 10-4 экв/г. Молекулярная масса этого белка, найденная методом диффузии и седиментации,
равна 43 800. Рассчитайте число катионных групп в молекуле этого белка.
31
47. Сывороточный альбумин имеет общую кислотную и основную емкость
72 10-5 и 70 10-5 экв на 1 г соответственно. Молекулярная масса указанного
белка равна 67 100. Вычислите число анионных и катионных групп в молекуле сывороточного альбумина.
48. Эдестин (белок семян конопли) имеет общую кислотную емкость
134 10-5 экв/г и молекулярную массу 309 000 (по данным седиментационного
анализа). Рассчитайте число катионных групп в молекуле эдестина.
49. Общая кислотная и основная емкости на 1 г миогена соответственно
равны 1,35 10-3 и 1,28 10-3 экв. Рассчитайте и сопоставьте минимальную массу, исходя из приведенных выше данных по титрованию этого белка.
50. 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.
51. 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.
52. Как изменится электрофоретическая подвижность белка (изоэлектрическая точка его равна 6,8, фракционирование ведется при рН = 7,0), если в
его молекуле: а) глу заменен на вал; б) лиз заменен на глу; в) глу заменен на
лиз; г) вал заменен на глу; д) гис заменен на арг.
53. При исследовании Ф. Сэнджером первичной структуры цепи А инсулина быка было показано, что она содержит 21 аминокислотный остаток, а
именно - гли, ала, вал2, лей2, иле, цис4, асп2, глу4, сер2, тир2. Обработка полипептида динитрофторбензолом с последующим гидролизом привела к ДНФглицину, карбоксипептидазой - к аспарагиновой кислоте. При действии на
цепь А инсулина быка пепсином были получены пептиды: глу-цис-цис-аласер-вал, гли-иле-вал-глу, асп-тир-цис-асп, тир-глу-лей-глу; химотрипсином сер-лей-тир, глу-лей-глу-асп-тир, цис-асп, гли-иле-вал-глу-глу-цис-цис-аласер-вал-цис. Исходя из этих данных, выведите первичную структуру цепи А
инсулина быка.
54. Вычислите в нанометрах длину молекулы рибонуклеазы, содержащей
124 аминокислотных остатка, если она: а) существует полностью в
αспиральной конфигурации, б) совершенно линейна, в) доля спиральной
конфигурации равна 17%.
55. В клетке кишечной палочки содержится 108 молекул белка со средней
молекулярной массой, равной 40 000. Вычислите общую длину всех полипептидных цепей, находящихся в одной клетке кишечной палочки, если полипептидные цепи имеют α-спиральную конфигурацию.
32
56. Белковая часть вируса табачной мозаики состоит из 2130 субъединиц,
с молекулярной массой 17 500 каждая. Вычислите общую длину всех полипептидных цепей, если доля спиральной конфигурации в них равна 30%.
57. Лактатдегидрогеназа, строение которой изучено методом рентгеноструктурного анализа, состоит из четырех субъединиц, с молекулярной массой 35 000 каждая (311 аминокислотных остатков в субъединице). В структуре каждой субъединицы имеется 8 α-спиральных участков, содержащих в
сумме 109 аминокислотных остатков. Рассчитайте степень спирализации,
характерную для лактатдегидрогеназы.
58. Молекула папаина (растительная протеиназа) содержит в своем составе
211 аминокислотных остатков. Псевдокристаллическая часть молекулы папаина состоит из четырех коротких α-спиралей, каждая из которых содержит
10 аминокислотных остатков, и фрагмента полипептидной цепи из 9 аминокислотных остатков, находящегося в β-конформации. Определите количество аминокислотных остатков, составляющих аморфную часть молекулы
папаина, и степень спирализации, характерную для данного белка.
59. Рентгеноструктурный анализ (разрешение 0,2 нм) показал, что в молекуле карбоксипептидазы около 30% аминокислотных остатков включены
в состав α-спиралей, а 20% - сосредоточены в зоне, образованной регулярно
повторяющимися складками вытянутой полипептидной цепи. Рассчитайте
количество аминокислотных остатков, находящихся в аморфной части молекулы, а также в ее α-спиральной области и складчатой зоне, если общее
число аминокислотных остатков в молекуле карбоксипептидазы равно 255.
60. Г. Хюфнер экспериментально определил, что 1 г гемоглобина соединяется с 1,34 мл кислорода при нормальных условиях. Гемоглобин содержит
0,335% железа. Используя эти данные, оцените молярные соотношения кислорода и железа в гемоглобине при полном насыщении его кислородом.
61. 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.).
62. 50 мг овальбумина (молекулярная масса 54 000) было растворено в 20
мл фосфатного буфера (рН=7,0). После обработки белка проназой рН раствора уменьшился до 6,8. Потребовалось 2,5 мл 0,01 М раствора гидроксида
натрия для доведения рН раствора до 7,0. Какова молярность фосфатного
буфера? Какое число пептидных связей (на 1 моль белка) распалось в результате обработки альбумина проназой ?
63. Приведите уравнение реакции, раскрывающее механизм участия
убихинона в окислительно-восстановительных процессах в организме.
64. Представьте в виде схемы реакцию декарбоксилирования пировиноградной кислоты с участием тиаминпирофосфата.
65. Напишите уравнение реакции окисления витамина B1 в тиохром гексациано-(III)-ферратом калия в щелочной среде.
66. Напишите уравнение реакции перехода окисленной формы никотинамидадениндинуклеотида в восстановленную.
33
67. Выразите системой химических уравнений механизм реакции переаминирования аспарагиновой и пировиноградной кислот с участием пиридоксальфосфата.
68. Приведите схему переноса оксиметильной группы на глицин с участием 5,8,7,8-тетрагидрофолиевой кислоты.
69. Напишите уравнение реакции биосинтеза ацетилхолина. Приведите
тривиальное название фермента, катализирующего данную реакцию, и укажите класс и подкласс, к которому он относится.
70. Напишите уравнение реакции превращения янтарной кислоты в фумаровую при участии флавопротеида (назовите фермент), и составьте
схему переноса атомов водорода на убихинон и далее электронов с помощью цитохромной системы на кислород.
71. Напишите уравнение реакции синтеза пантотеновой кислоты и назовите
фермент, ускоряющий этот процесс.
72. Напишите уравнения реакций декарбоксилирования лизина и щавелевоуксусной кислоты и отметьте особенности ферментов, катализирующих
данные процессы.
73. Составьте схему превращений, указав ферменты, ускоряющие соответствующие этапы процесса: Аспарагин → аспарагиновая кислота →фумаровая
кислота →яблочная кислот.
74. Составьте превращения в соответствии со схемой:
Глутаминовая кислота → α-кетоглутаровая кислота →янтарная кислота →
фумаровая кислота →яблочная кислота.
Укажите ферменты, ускоряющие отдельные этапы реакции.
75. Дайте названия ферментам, ускоряющим превращениям:
Аргинин →орнитин →путресцин.
Укажите, к каким классам и подклассам относятся эти ферменты.
76. Молекулярная масса пируваткарбоксилазы равна 183 000. Рассчитайте
молекулярную активность фермента, если известно, что его удельная активность составляет 1,2 103 E.
77. Рассчитайте удельную активность каталазы (М = 252 000) и лактатдегидрогеназы (М = 140 000), если известно, что молекулярная активность
этих ферментов при температуре 25°С, оптимальном рН и полном насыщении субстратом равна 5 106 и 3,7 104 соответственно.
78. Количество распавшегося под действием каталазы пероксида водорода соответствует 14,7 мл 0,1 н. раствора перманганата калия. Вытяжка каталазы, взятая для опыта в количестве 20 мл, была приготовлена из 0,25 г
моркови. Опыт проводили в течение 30 мин. Определите активность фермента, содержащегося в 1 г моркови.
79. Число нейтральных, основных и кислых аминокислотных остатков в составе лизоцима, рибонуклеазы и цитохрома с таково:
34
Наименование фермента
Аминокислотные остатки
всего нейтральные основные кислые
Лизоцим из куриного яйца
129
38
17
37
Рибонуклеаза из поджелудочной желе- 124
36
18
27
зы быка
Цитохром с из плесневого гриба
107
45
18
21
Рассчитайте процентное содержание неполярных, основных и кислых аминокислотных остатков от общего числа аминокислотных остатков в составе
указанных белков и выведите закономерности состава перечисленных ферментов в этом отношении.
80. Рассчитайте удельную активность карбоангидразы (М =30 000), гексокиназы (М = 45 000) и альдолазы (М = 142 000), зная, что их молекулярная
активность равна 0,96 108, 1,7 104 и 4,2 103 соответственно.
81. Определите, в каком состоянии находится HS-группа цистеина
(рКа
= 8,33) и имидазольный радикал гистидина (рКа=7,12) в молекуле гексокиназы в условиях оптимального рН (8,3—8,6) действия этого фермента.
82. Рассчитайте активность каталитических центров каталазы, лактатдегидрогеназы и алкогольдегидрогеназы (молекулярная активность их соответственно равна 5 106; 3,7 104 и 2,7 104), если известно, что число их у
первый двух ферментов равно четырем, а у последнего - двум.
83. Определите удельную активность пируваткиназы (М =237 000), цитохрома с — редуктазы (М =75 000)
и бутирил-КоА-дегидрогеназы (М
=200 000), исходя из значения их молекулярной активности 6 103, 1,3 104
и 2 103 соответственно.
84. Активность аланин-аминотрансферазы определяют колориметрически
по количеству динитрофенилгидразона пировиноградной кислоты, образующегося при реакции переаминироваиия α-кетоглутаровой кислоты и
аланина. Рассчитайте активность аланин-аминотрансферазы в исходной
вытяжке, если известно, что инкубацию проводили в течение 30 мин с 1
мл разведенной в 50 раз вытяжки фермента, причем получили количество
динитрофенилгидразона, соответствующее 44 мг пировиноградной кислоты.
85. Рассчитайте молекулярную массу дигидрооротатдегидрогеназы, в состав которой входит 2 атома железа при содержании последнего 0,18%.
86. В состав сукцинатдегидрогеназы входят 8 атомов железа при содержании последнего 0,56%. Рассчитайте молекулярную массу фермента.
87. Рассчитайте среднюю длину (мм) двухцепочечных молекул ДНК, находящихся в одной клетке у различных представителей животного мира,
если известно количество нуклеотидных пар (в млн.) в составе клеточной
ДНК: а) млекопитающие - 5500; б) амфибии - 6500; в) рыбы - 2000; г) птицы 2000; д) ракообразные - 2800; е) моллюски -1100; ж) губки - 100; з) грибы 20; и) бактерии - 2.
88. Клетка печени крысы содержит 9,1 1012 г ДНК. Допуская, что вся ДНК
равномерно распределена между 42 хромосомами и существует в каждой
35
хромосоме в виде единой молекулы, рассчитайте длину двухцепочечной
ДНК (см), находящейся в одной хромосоме (число Авогадро равно 6 1023).
89. Молекулярная масса фрагмента ДНК равна 500 000. Рассчитайте объем фрагмента молекулы ДНК (нм3) при условии, что она имеет форму цилиндра.
90. В составе рибосомы кишечной палочки содержится по одной молекуле
23 S, 16 S и 5S РНК. Рассчитайте процентное соотношение трех видов РНК в
рибосоме кишечной палочки.
91.Температура плавления ДНК линейно зависит от содержания ГЦ-пар в ее
составе, и эта зависимость имеет вид: Тпл = 69,3 + 0,41А, где А - содержание
ГЦ-пар (%). Рассчитайте температуру плавления образцов ДНК в стандартных солевых растворах, выделенных из различных бактерий, содержание ГЦпар в которых соответственно равно: а) 37,6; б) 47,6; в) 55,9; г) 61,0; д) 71,2.
92. Рассчитайте коэффициент молярной экстинкции аденина, если раствор,
содержащий 500 мкг аденина в 100 мл 0,1 н. раствора гидроксида натрия,
имеет оптическую плотность 0,458 при 262 нм (ширина кюветы равна 1 см).
Молекулярная масса аденина 135.
93. Водный раствор, содержащий 57,8 мг/л натриевой соли УТФ, имеет
оптическую плотность 1,014 при 262 нм (рН = 7,0). Вычислите коэффициент молярной экстинкции указанного вещества в этих условиях. Молекулярная масса натриевой соли УТФ равна 586.
94. Коэффициент молярной экстинкции аденина в 0,1 н. растворе соляной
кислоты при 262,5 нм равен 13,4 10-3 л/моль см. Вычислите величину оптической плотности раствора аденина, содержащего 5 мкг основания в 1 мл раствора. Молекулярная масса аденина равна 135.
95. Рассчитайте величину оптической плотности (ширина кюветы 1 см; рН
=7,0) следующих растворов: а) 67,5 10-3 мМ раствора цитозина при 260 нм;
б) 9,0 10-3 мМ раствора урацила при 260 нм, если коэффициенты молярной
экстинкции для этих оснований при 260 нм (рН = 7,0) равны 5,55 103 и
8,2 103 л/моль см соответственно.
96. Рассчитайте молярную концентрацию: а) раствора гуанина, если оптическая плотность его при 260 нм, рН = 7,0 равна 0,625; б) раствора тимина, если оптическая плотность его при 260 нм, рН = 7,0 равна 0,075.
Ширина кюветы 1 см. Коэффициент молярной экстинкции гуанина равен
7,2 103 л/моль см, тимина - 7,4 103 л/моль см.
97. Образец РНК гидролизовали 0,5 н. раствором гидроксида калия. Полученный раствор рибонуклеотидов использовали для определения нуклеотидного состава исследуемой РНК методом колоночной хроматографии. Этим
методом удалось разделить ЦМФ и УМФ, тогда как АМФ и ГМФ не разделились и были элюированы с колонки суммарно одним пиком. Оптическая
плотность раствора, содержащего АМФ и ГМФ, равна 1,047 при 260 нм и
0,292 при 280 нм. Определите концентрации АМФ и ГМФ в растворе (необходимые данные см. в табл.).
36
Нуклеотиды Коэффициент молярной экстинкции (рН=7,0;
ширина кюветы 1 см) при длине волны
260 нм
280 нм
3
АМФ
15,4 10
2,5 103
ГМФ
11,7 103
7,7 103
98. Длина молекулы ДНК кишечной палочки составляет 1100 мкм.
Время генерации одного поколения кишечной палочки достигает 30 мин.
Вычислите скорость редупликации ДНК в клетке кишечной палочки, выразив ее числом нуклеотидных пар, наращиваемых в течение минуты.
99. Фрагменты одной цепи ДНК имеют следующие последовательности
нуклеотидов: а) ГЦААТГГГЦТАТ; б) АЦТАГТГЦЦА; в) ГЦТ5МЦАГГАТ.
Какую
нуклеотидную
последовательность имеют комплементарные
фрагменты второй цепочки той же молекулы ?
100. Определите нуклеотидную последовательность участков молекулы
РНК, синтезированной с помощью РНК-полимеразы,если затравка имела следующие нуклеотидные фрагменты: а)АТЦГААЦТАЦГ; б) ЦТТАГГЦТАЦЦ;
в) ТГАЦАГТААГЦГ.
101. В мРНК содержание аденина, цитозина, гуанина и урацила составляет
22, 27, 23 и 28% соответственно. Рассчитайте нуклеотидный состав участка
двухцепочечной ДНК, на котором был осуществлен синтез указанной
мРНК.
102. В клетках кишечной палочки (по данным С. Спигельмана и его сотрудников, использовавших метод гибридизации клеточной ДНК с рРНК)
суммарная зона транскрипции 23 S рРНК (М = 1,1 106 дальтон) составляет 0,2% от клеточной ДНК, масса которой равна 3 109 дальтон.
Второй тип рРНК (коэффициент седиментации 16 S, молекулярная масса
5,5 105) транскрибируется в зоне ДНК, не совпадающей с таковой для транскрипции 23 S рРНК, причем указанная зона занимает 0,1% от всей клеточной ДНК. Рассчитайте, синтез, какого числа молекул 16 S и 23 S рРНК потенциально возможен одновременно.
103. В бесклеточной системе с помощью полинуклеотидфосфорилазы из
УДФ и АДФ, взятых в соотношении: а) 5:1 и б) 1:5, синтезированы полинуклеотиды. Рассчитайте в процентах содержание триплетов У3, У2А, УА2 и
А3 в составе этих полинуклеотидов.
104. Фрагмент цепочки ДНК, имеющий последовательность нуклеотидов
АГЦТАТ, был обработан азотистой кислотой. Какая нуклеотидная последовательность возникнет после двух циклов его репликации?
105. Фрагмент цепочки ДНК, имеющий последовательность нуклеотидов
ЦГААТЦГТА, был обработан гидроксиламином. Какая нуклеотидная последовательность возникнет после двух циклов его репликации?
106. Подсчитайте количество молекул АТФ, которые сберегает клетка
в результате биосинтеза ГТФ, если образование последнего происходит не
заново, а из гуанина.
107. В культуре клеток человека (HeLa) цикл редупликации хромосом
37
продолжается 6 ч. Средняя хромосома содержит ДНК с суммарной длиною
около 3 см. Число хромосом у человека равно 46. Рассчитайте количество
участков ДНК, реплицирующихся одновременно в хромосомном аппарате
культуры тканей клеток человека, если средняя скорость редупликации
составляет 30 мкм/мин.
108. Суточная потребность человека в L-триптофане составляет 0,25 г.
Рассчитайте количество серотонина, образовавшегося из суточной дозы
триптофана у здоровых и страдающих злокачественным новообразованием
людей, если установлено, что в первом случае на это расходуется лишь 1 %
триптофана, содержащегося в пище, а во втором — 60%.
109. Скорость включения аминокислот в альдолазу у животных в 1,8 раза
выше, чем при включении в фосфорилазу. Определите, сколько радиоактивного аланина включается в тот и другой фермент через 12 ч после инъекции, если установлено, что в течение часа в альдолазу включается 12 мкг
аланина.
110. В течение часа под действием оксидазы L-аминокислот из яда гремучей змеи 102 мг триптофана превратилось в соответствующую кетокислоту. Определите количество пировиноградной кислоты, высвобождающейся
из аланина, инкубированного с ферментом в течение часа, если известно,
что активность L-оксидазы яда гремучей змеи по отношению к аланину в
205 раз ниже, чем для триптофана.
111. На титрование в спиртовом растворе 10 мг неизвестной монокарбоновой кислоты было затрачено 3,5 мл 0,01 н. спиртового раствора
гидроксида натрия. Рассчитайте молекулярную массу этой кислоты.
112. Рассчитайте йодное число масла, зная, что навеска масла составляла 0,375 г, а на титрование было израсходовано 5,8 мл 0,1 н. раствора гипосульфита в контроле и 3,8 мл - в опыте.
113. Рассчитайте кислотное число масла, если навеска его составляла
0,2521 а, а на титрование было затрачено 1,2 мл 0,1 н. раствора гидроксида калия.
114. Содержание железа в кристаллической каталазе равно 0,12%. Рассчитайте молекулярную массу протомера кристаллической каталазы, представляющего протеид с активной группой в виде железопорфиринового
комплекса с одним атомом железа.
115. Рассчитайте процентное содержание меди в гемоцианине - медьсодержащем белке крови омара, если известно, что молекулярная масса его равна
780 000 и на одну молекулу приходится 20 атомов меди.
116. В процессе спиртового брожения на 1 моль распавшейся
глюкозы высвобождается 235 620 Дж, при гликолизе 1 моль глюкозы высвобождается 199 080 Дж. В каждом случае 53 800 Дж высвободившейся энергии запасается в макроэргических связях 2 моль АТФ. Рассчитайте коэффициенты полезного действия спиртового брожения и гликолиза.
117. Определите число молекул АТФ, синтезированных при полном
окислении пяти молекул глюкозы по дихотомическому пути.
118. Напишите уравнение реакции окислительного декарбоксилирования
38
изолимонной кислоты. Сколько молекул АТФ может синтезироваться при
условии сопряжения этой реакции с фосфорилированием АДФ?
Варианты задач к контрольной работе №1
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
№ задачи
1 2 3
1 22 69
2 23 70
3 24 71
4 25 72
5 26 73
6 27 74
7 28 75
8 29 76
9 30 77
10 31 78
11 32 79
12 33 80
13 34 81
14 35 82
15 36 83
16 37 84
17 38 85
Вариант
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
№ задачи
1 2 3
18 39 86
19 40 87
20 41 88
21 42 89
22 43 90
23 44 91
24 45 92
25 46 93
26 47 94
27 48 95
28 49 96
29 50 97
30 51 98
31 52 99
32 53 100
33 54 101
34 55 102
Вариант
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
№ задачи
1 2 3
1 56 103
2 57 104
3 58 105
4 59 106
5 60 107
6 61 108
7 62 109
8 63 110
9 64 111
10 65 112
11 66 113
12 67 114
13 68 115
14 40 116
15 41 117
16 42 118
Контрольная работа №2
Вариант 1
1. Ферменты. Строение.
2. Понятие пищевой ценности продуктов общественного питания.
3. Степень усвояемости белков пищи, ее показатели.
Вариант 2
1.
Ферментативный гидролиз крахмала.
2. Нормы физиологической потребности в пищевых веществах и энергии.
3. Влияние кулинарной обработки на пищевую ценность жиров.
Вариант 3
1. Витамины. Классификация. Жирорастворимые витамины.
2. Биологическая ценность белков.
3. Сущность органолептической оценки качества продукции общественного
питания.
Вариант 4
1. Ферментативный гидролиз белка.
39
2. Основные критерии безопасности продукции общественного питания.
3. Факторы, влияющие на продолжительность обработки картофеля и овощей.
Вариант 5
1. Ферменты, участвующие в аминировании аминокислот.
2. Сохранность витаминов, при кулинарной обработке. Технологические
приемы.
3. Причины изменения цвета плодов, овощей, ягод при тепловой обработке.
Вариант 6
1. Строение крахмала.
2. Технологические приемы для сохранения естественного цвета плодов,
овощей, ягод.
3. Что такое денатурация, коагуляция и свертывание белков мяса.
Вариант 7
1. Полинуклиозиды, полинуклиотиды. Приведите примеры.
2. Физиологическая сущность клейстеризации крахмала.
3. Глубина и скорость окисления липидов при варке и жарке продуктов.
Вариант 8
1. Различие в строении ДНК и РНК.
2. Технологические факторы, влияющие на скорость и глубину инверсии сахарозы.
3. Эмульгированный жир, его влияние на качество продукции общественного питания.
Вариант 9
1. Протеиды. Классификация. Строение.
2. Влияние процессов «меланоидинообразования» на качество продукции
общественного питания.
3. Глубина и скорость окисления липидов при варке и жарке продуктов.
Вариант 10
1. Протеины. Строение.
2. Прогоркание жиров пищевых продуктов.
3. Физико-химические свойства полисахаридов крахмала.
Задачи к контрольной работе №2
1. Какие диамины образуются в результате декарбоксилирования
лизина, тирозина, гистидина и триптофана? Напишите уравнения реакций декарбоксилирования названных аминокислот и укажите ферменты, ускоряющие данные процессы.
2. Приведите схему окислительного дезаминирования глутаминовой
кислоты и укажите фермент, ускоряющий этот процесс.
40
3. Напишите уравнения реакций, протекающих в соответствии со схемой:
Глутамииовая кислота → -полуальдегид глутаминовой кислоты →
пролин
Укажите ферменты.
4. Приведите уравнения реакций, характеризующие многообразие
путей биосинтеза α-аланина. Назовите ферменты.
5. Предложите вероятную схему образования орнитина из глутаминовой кислоты. Назовите ферменты.
6. Напишите уравнения реакций, протекающих по следующей схеме:
Гомосерин → цистатион → гомоциетеин → метионин
Укажите ферменты, ускоряющие перечисленные реакции.
7. В обмене веществ большая роль принадлежит реакциям трансметилирования, осуществляющимся при участии S-аденозилметионина. Напишите
уравнения реакций, протекающих по схеме:
Метионин → S-аденозилметионин → саркозин
8. Многие биологически активные вещества возникают в организме в результате обмена триптофана. Приведите схему превращения триптофана через
кинуренин и 3-оксиантраниловую кислоту в никотинатрибонуклеотид, являющийся промежуточным продуктом в биосинтезе никотинамидадениндинуклеотида.
9. Вычислите объем молекулы глюкозы (нм3), если плотность ее
1,56
3
г/см . Молекулярная масса глюкозы равна 180,16.
10. Водный раствор, содержащий 0,388 г сахара в 100 мл, имеет осмотическое давление, равное 380 мм рт. ст. при температуре 10 сС. Определите
молекулярную массу сахара.
11. Раствор L-арабинозы (содержащий в равновесном состоянии α- и
βформы) вращает плоскость поляризации света на величину + 23,7° в поляриметрической трубке длиной 10 см при 25 °С. Рассчитайте содержание Lарабинозы в растворе (г/мл), если ее удельное вращение [α]25D в равновесном
состоянии равно +105°.
12. Водный раствор глюкозы, помещенный в поляриметрическую трубку
длиной 10 см при 20 °С, вращает плоскость поляризации света на величину
+6,32°. Какова молярная концентрация этого раствора, если [α]25D для глюкозы равно + 52,7°?
13. Смесь α- и β-D-глюкозы в равновесном состоянии имеет удельное
вращение [α]25D +52,7°. Удельное вращение [α]25D α,D -глюкозы равно
+112°, β,D-глюкозы + 18,7°. Рассчитайте соотношение (%) α- и β-Dглюкозы в растворе в равновесном состоянии.
14.Смесь α- и β-D-маннозы в равновесном состоянии имеет удельное вращение [α]25D + 14,5°. Удельное вращение [α]25D α,D маннозы равно +29,3°,
β,D-маннозы равно 16,3°. Рассчитайте соотношение (%) α- и β-D маннозы в
растворе в равновесном состоянии.
15. Водный раствор нейтрального полисахарида (0,5 г в 100 мл) имеет осмотическое давление 25,82 мм рт. ст. при 25 °С. Вычислите молекулярную
41
массу полисахарида.
16. 3 г полисахарида, состоящего из D-маннозы и D –глюкозы были гидролизованы и объем гидролизата доведен до 100 мл. Полученный раствор,
помещенный в поляриметрическую трубку длиной 10 см, вращал плоскость поляризации света на величину + 90,7°. Рассчитайте отношение Dманноза /D-глюкоза в исследуемом полисахариде. Удельное вращение α,Dглюкоза/β,D-глюкоза α,D-манноза/ β,D-манноза в равновесном состоянии
равно соответственно + 52,7° и 14,5°.
17. При обработке 100 мг препарата целлюлозы периодатом образовалось
0,001 ммолъ муравьиной кислоты. Рассчитайте среднее число остатков глюкозы в молекулах целлюлозы, содержащихся в препарате, если известно, что
при окислении целлюлозы периодатом из ее концевого невосстанавливающегося глюкозного остатка образуется 1 моль муравьиной кислоты, из концевого восстанавливающего остатка — 2 моль муравьиной кислоты, при окислении промежуточных звеньев происходит разрыв связи между вторым и
третьим атомами углерода каждого глюкозного остатка, но муравьиная кислота не образуется.
18. 15,2 г гликогена метилировали, а затем полученный продукт гидролизовали. В результате указанной обработки образовалось 8,9 ммолъ
2,3диметилглюкозы. Рассчитайте: а) долю остатков глюкозы (%), имеющих α1,6'-гликозидную связь; б) число остатков глюкозы, приходящееся на одну α
-1,6'-гликозидную связь; в) количество 2,3,6-триметилглюкозы (ммолъ), образовавшейся в результате указанной обработки гликогена; г) число остатков
глюкозы в молекуле гликогена при молекулярной массе последнего, равной
1,8 106.
19. Составьте, включая необходимые процессы фосфорилирования, суммарные уравнения реакций превращения: а) D-фруктозы в молочную кислоту; б)
D-маннозы в 2-фосфоенолпировиноградную кислоту; в) глюкозо-1,6дифосфата в этанол и оксид углерода (IV).
20. Назовите соединения, которые могут образоваться при действии мышечной альдолазы на смесь, состоящую из фруктозо-1,6-дифосфата, Dглицеринового альдегида и ацетальдегида.
21. Напишите суммарное уравнение реакции превращения фруктозо-1,6дифосфата в 2-фосфоенолпировиноградную кислоту в присутствии арсенита, если известно, что последний ингибирует реакции фосфорилирования.
22. Напишите суммарное уравнение реакции полного окисления фруктозо6-фосфата в процессе гликолиза и реакций цикла ди- и трикарбоновых кислот (при условии, что внемитохондриальный НАД.Н переносится внутрь митохондрии при посредстве малатного челночного механизма).
23. Какова концентрация молочной кислоты в растворе (моль), если он имеет
рН, равный 5,3? Константа диссоциации молочной кислоты равна 1,38 10-4.
24. Дыхательный коэффициент есть отношение объемов образующегося углекислого газа и поглощаемого кислорода. Определите величину дыхательного коэффициента при полном окислении: а) глюкозы, б) пировиноградной
кислоты, в) щавелевоуксусной кислоты, г) α-кетоглутаровой кислоты, д)
42
лимонной кислоты.
25. Реакции, связанные с ассимиляцией углекислого газа у зеленых растений, были детально изучены с помощью радиоактивной метки. Зеленый
лист в течение короткого отрезка времени освещали в присутствии 14СО2, а
затем выделяли из него: а) глюкозо-6-фосфат, б) рибозо-5-фосфат, в) 3фосфоглицериновый альдегид. Отметьте, в каких позициях в указанных соединениях окажется метка.
26. Составьте суммарное уравнение реакции биосинтеза глюкозы из пировиноградной кислоты.
27. Составьте суммарное уравнение реакции биосинтеза глюкозы из лимонной кислоты.
28. Составьте суммарное уравнение реакций увеличения полигликозидной
цепочки гликогена на один остаток глюкозы, если последняя возникла из
пировиноградной кислоты. Сколько макроэргических фосфатных связей
распадается при осуществлении этой реакции?
29. Напишите уравнение реакции окисления стеариновой кислоты по
α-углеродному атому. Назовите фермент, катализирующий данный
процесс.
30. Напишите уравнения первых двух реакций преобразования линолевой кислоты перед ее вступлением на путь β-окисления. Назовите
ферменты, участвующие в этих реакциях.
31. Напишите уравнение реакции синтеза кефалина из дипальмитина и
ЦДФ-коламина в присутствии этаноламинфосфотрансферазы.
32. Рассчитайте процентное содержание холина в лецитине, цитидиндифосфохолине и ацетилхолине.
33. Рассчитайте процентное содержание фосфора в фосфатидилдипальмитине.
34. В аэробных условиях окисление 1 моль пировиноградной кислоты
до ацетил-КоА сопровождается высвобождением 259,56 кДж свободной
энергии. Тот же процесс с участием системы дыхательных ферментов в митохондриях сопровождается высвобождением 165,06 кДж свободной энергии
на 1 моль и сопряженным синтезом АТФ. Рассчитайте процент аккумулированной в АТФ энергии.
35.При полном окислении 1 моль глюкозы высвобождается 2883,3 кДж
свободной энергии. Рассчитайте процент аккумулированной в АТФ энергии,
если известно, что сопряжено с процессом окисления одной молекулы глюкозы по апотомическому пути синтезируется 35 молекул АТФ.
36. Полное окисление одного моля ацетил-КоА в цикле ди- и трикарбоновых кислот сопровождается высвобождением 903,84 кДж энергии. В случае
сопряжения процесса окисления ацетил-КоА с окислительным фосфорилированием высвобождается свободной энергии 516,26 кДж. Рассчитаете количество энергии, аккумулированной в макроэргических связях АТФ. Найдите
число синтезированных молей АТФ. Определите, сколько энергии аккумулируется в АТФ от общего количества энергии, высвобождающейся при
полном окислении ацетил-КоА (в процентах).
43
37.При биосинтезе высших жирных кислот расходуется НАДФ. Н. Напишите
суммарное уравнение реакции биосинтеза пальмитиновой кислоты из ацетил-КоА, малонил-КоА и НАДФ.Н. Рассчитайте, сколько молекул АТФ могло бы синтезироваться из НАДФ.Н, затраченного на образование трех молекул пальмитиновой кислоты.
38. Составьте суммарные уравнения реакций биосинтеза: а) стеариновой кислоты из ацетил-КоА; б) пальмитиновой кислоты из глюкозы.
39. Составьте суммарные уравнения реакций превращена а) глицерина в
аланин при условии, что образующийся пируват подвергается восстановительному аминированию; б) α-глицерофосфата в этанол и оксид углерода
СО2.
40. Рассчитайте, какое количество молекул АТФ будет израсходовано при
биосинтезе молекулы: а) дистеарилколаминфосфатида из стеариновой кислоты, глицерина и коламина; б) дипальмитилхолинфосфатида из пальмитиновой кислоты, серина, глюкозы и метионина. Вычислите количество молекул глюкозы, полный распад которых энергетически обеспечит эти реакции.
Варианты контрольных задач к контрольной работе №2
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
№ задачи
3
4
21
31
22
32
23
33
24
34
25
35
26
36
27
37
28
38
29
39
30
40
2.2. Задания для самостоятельной работы студентов
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Назовите имена видных отечественных ученых-биохимиков и их работы?
2. Что такое обмен веществ?
3. Из каких двух этапов складывается обмен веществ?
4. Значение обмена веществ в явлениях жизни.
5. Перечислите органические вещества, входящие в состав пиши.
6. Связь между структурой и свойствами аминокислот.
7. В какой форме присутствуют молекулы L-аланина в изоэлектрической
точке?
44
8. Сколько хиральных центров имеет L-изолейцин?
9. Сравните величины рКа аминокислоты и ее пептидов.
10.Метода получения пептидов.
11.Свойства пептидной связи.
12.Влияние рН на конформационную структуру белков.
13.Роль дисульфидных связей.
14.Чем определяется термическая устойчивость нативной структуры белков?
15.Локализация специфических аминокислот на поверхности глобулярных
белков.
16.Чем определяется молекулярная масса гемоглобина?
17.Молекулярные массы белков крови.
18.Размеры молекул белков.
19.Чем определяется суммарный электрический заряд молекул белков?
20.Изоэлектрические точки наиболее распространенных белков.
21.Методы очистки белков.
22.Определение аминокислотной последовательности белков.
23.Структура нуклеотидов.
24.Структура нуклеозидов.
25.Пары оснований в ДНК и РНК.
26.Какое количество ДНК содержит тело человека?
27.Структура нуклеиновых кислот.
28.ДНК идентификация.
29. Строение адениловой кислоты (аденозинмонофосфата (АМФ)), аденозиндифосфата (АДФ) и аденозинтрифосфата (АТФ).
30.Биологическая роль нуклеиновых кислот.
31.Состав ферментов.
32.Классификация ферментов.
33.Пространственная структура ферментов.
34.От чего зависит активность ферментов?
35.Способы количественного измерения активности ферментов?
36.Способы ингибирования действия ферментов?
37. Какие ферменты называются оксиредуктазами?
38. В какие ферменты входят витамины B1?
39. В какие витамины входит ФАД?
40. В какие ферменты входит НАД?
41. Что является простетической группой цитохромов? В каких процессах участвуют цитохромы?
42. Какие ферменты называются лиазами?
43. К какому классу ферментов относится альдолаза?
44. Как называются ферменты, расщепляющие жиры, углеводы, белки?
К какому классу они относятся?
45.Энзиматическая активность лизоцима.
46.Использование ферментов в пищевой промышленности.
47.Способы иммобилизации ферментов.
45
48. Общая характеристика класса витаминов. Принципы их классификации и
номенклатуры.
49. Определите к какому классу органических соединений относится витамин
В1. Биологическая роль этого витамина.
50. Строение витамина А. Охарактеризуйте его биологическую роль.
51. Строение и биологическая роль витамина С. Почему витамин С обладает
кислыми свойствами? Как сохранить витамин С в пищевых продуктах?
52. Строение и биологическая роль витамина В2.
53. Какой гетероцикл входит в состав витамина РР? Биологическая роль
данного витамина.
54. Какой гетероцикл входит в состав витамина В6? Биологическая роль
витамина В6.
55.Потребность в витаминах человека.
56.Типы авитаминозов?
57.Сохранность жирорастворимых витаминов в организме.
58.Классификация углеводов.
59. Какие дисахариды встречаются в растениях? Их свойства.
60.Отличается числом хиральных центров молекула глюкозы в ациклической
и циклической форме или нет?
61.Объясните, почему эквимолярная смесь D-глюкозы и D-фруктозы, полученная гидролизом сахарозы, называется инвертным сахаром?
62. Какие дисахариды встречаются в растениях? Их свойства.
63. Полисахариды растения и их использование в пищевой промышленности.
64. Строение и свойства крахмала.
65. Образование гликозидов и их распространение в растениях.
66. Строение и свойства целлюлозы.
67.Роль фермента инвертазы при получении шоколада?
68.Температуры плавления жирных кислот и их структурные особенности.
69. Ферментативный гидролиз жира.
70. Какова судьба глицерина и высших жирных кислот, полученных
в результате гидролиза жира?
71. Какие дегидрогеназы принимают участие в реакциях распада высших
жирных кислот, на каких этапах?
72. В чем состоит роль коэнзима А и его производных в обмене высших жирных кислот?
73. Напишите уравнение реакции гидролиза фосфолипидов. Назовите продукты гидролиза. Какова судьба полученных веществ?
74.Свойства липидов и липидных мембран.
75.Методы разделения липидов.
76.Условия хранения липидов.
77.Влияние полярности липидов на их растворимость в воде (на примере
триацилглицеролов).
78.Использование фосфолипидов в пищевой промышленности.
46
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
2.3. Основная литература
Щербаков В.Г. Биохимия / В.Г. Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова, А.Д. Минакова – СПб.: ГИОРД, 2009. – 472 с.
Проскурина И.К. Биохимия / И.К. Проскурина.– М.: Academia, 2012.- 336 с.
2.4. Дополнительная литература
Комов В.П. Биохимия: уч. для вузов / Комов В.П., В.Н. Шведова. 3 изд.
– М.: ДРОФА, 2008. – 640 с.
Дмитриев А.Д. Биохимия: учебное пособие/ А.Д. Дмитриев, Е.Д. Амбросьева. – М.: Дашков и Ко, 2009. – 168 с.
Гидранович В.И. Биохимия: учебное пособие/ В.И. Гидранович, А.В. Гидранович. – Минск, 2012. – 528 с.
Ковалевская Н.И. Биологическая химия: учебное пособие/ под ред. Н.И.
Ковалевской-2-е изд., перераб. и доп. – М.:Академия, 2008 -256 с.
Ершов Ю.А. Общая биохимия и спорт: учебное пособие/ Ю.А. Ершов –
М.:изд-во МГУ, 2010. - 368 с.
Плакунов В.К. Основы динамической биохимии: учебное пособие/ Плакунов В.К., Николаев В.А.. – М.: Логос, 2010. – 216 с.
Нельсон Д. Основы биохимии Ленинджера. В 3 т./ Д. Нельсон, М.Кокс. –
М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 694 с.
Васюкова А.Т. Технология продукции общественного питания. 2 изд./ А.Т.
Васюкова, А.С. Ратушный – Издательский дом «Дашков и К», 2009.
Казаков Е.Д. Биохимия зерна и хлебопродуктов. Учебник для Вузов/ Е.Д.
Казаков, Г.П. Карпиленко. Санкт-Петербург. – СПб.: ГИОРД, 2005. – 508 с.
Кольман Я.Я. Наглядная биохимия / Перевод с нем. Л.В. Козлова, Е.С. Левиной, П.Д. Решетова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 469 с.
Коничев А.С. Биохимия: задачи и упражнения/ А.С. Коничев и д.р. – М.:
Колосс, 2007. – 140с.
Кретович В.Л. Биохимия растений/ В.Л. Кретович – М.: Высшая школа,
1986. – 503 с.
Биологическая химия: учебник/ под ред. С.И. Северина. – М.: ГЭОТАРМедиа, 2012. – 624 с.
Неверова О.А. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения/ О.А. Неверова, Г.А. Гореликова, В.М. Позняковский.
Сибирское Университетское издательство Новосибирск, 2007. – 403с.
Рогожин В.В. Биохимия молока и молочных продуктов: Учебное пособие для вузов. – СПб.: ГИОРД, 2006. –320с.
Рогожин В.В. Биохимия мышц и мяса: Учебное пособие для вузов. –
СПб.: ГИОРД, 2006. – 240с.
47
Грузинов Е.В.
Евтушенко А.М.
Крашенинникова И.Г.
Якунина Е.С.
БИОХИМИЯ
Рабочая учебная программа
Подписано к печати:
Тираж:
Заказ №
48
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ
И УПРАВЛЕНИЯ имени К.Г.Разумовского
Институт «Технологический менеджмент»
Кафедра «Технология продуктов питания и экспертиза товаров»
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор института
«Технологический менеджмент»
_____
_______
«___» ________________2012
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ДИСЦИПЛИНЫ
БИОХИМИЯ
Направление подготовки: 260100 «Технология продуктов питания»
Форма обучения:
очная полная (3 курс),
заочная полная (3 курс)
заочная сокращенная (3 курс)
Москва-2012
УДК 577.1
Обсужден и одобрен на заседании кафедры «Технология продуктов питания
и экспертиза товаров» Московского государственного университета технологий и
управления (протокол №1 от 03.09.2012г.).
Грузинов Е.В., Евтушенко А.М., Крашенинникова И.Г., Якунина Е.С.
Биохимия: лабораторный практикум. – М.: МГУТУ, 2012. – 43 с.
Составители:
Грузинов Е.В. - профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», д.х.н.
Евтушенко А.М. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», д.х.н.
Крашенинникова И.Г. – профессор кафедры «Технология продуктов
питания и экспертиза товаров», д.т.н.
Якунина Е.С. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», к.х.н.
Рецензенты:
Журавко Е.В. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», д.т.н.
Лабораторный практикум учебной дисциплины «Биохимия» цикла
общематематических и естественнонаучных дисциплин ЕН.Ф.04.05 составлен в
соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего
профессионального образования по направлению подготовки 260100 –
«Технология продуктов питания». Предназначен для студентов очной формы
обучения.
©Московский
государственный
технологий и управления, 2012.
109004, Москва, Земляной вал, 73
© Грузинов Е.В., Евтушенко А.М.,
Крашенинникова И.Г., Якунина Е.С.
2
университет
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Химия белков ............................................................................................................. 4
РАБОТА №1 .............................................................................................................. 5
Альбумины и глобулины в природных белках ...................................................... 5
РАБОТА № 2 ........................................................................................................... 6
Цветные реакции на белки........................................................................................ 6
РАБОТА №3 Определение азота по методу Къедаля .......................................... 14
Работа № 4 Растворимость белка ............................................................................ 19
Работа № 5 Диализ................................................................................................... 20
Работа № 6 Определение изоэлектрической точки белка ................................... 21
РАБОТА №7 Переваривание белка пепсином ..................................................... 24
РАБОТА №8 Амилолитические фементы ............................................................ 26
РАБОТА №9 Определение амилазной активности слюны .................................. 27
РАБОТА №10 Качественная реакция на каталазу .............................................. 30
РАБОТА №11 Определение активности дегидрогеназ у дрожжей ................... 31
РАБОТА №12 Качественные реакции на дегидрогеназы ..................................... 31
РАБОТА №13 Определение глутатиона ................................................................ 34
РАБОТА №14 Переваривание жиров..................................................................... 36
РАБОТА №15 Определение активности липазы клещевины ............................... 38
РАБОТА №16 Витамин D (Кальциферол) ........................................................... 39
РАБОТА №17 Витамин А (Ретинол) ...................................................................... 39
РАБОТА №18 Определение аскорбиновой кислоты .......................................... 40
Литература ................................................................................................................ 42
Основная литература................................................................................................ 42
Дополнительная литература .................................................................................... 42
3
Предисловие
Практические лабораторные занятия являются необходимым дополнением
теоретического курса «Биохимия» и проведение их должно способствовать
лучшему усвоению курса и овладению новыми совершенными методами
биохимических анализов сырья и продуктов животного происхождения.
Краткие теоретические сведения и подробное описание хода проведения
работы имеют целью помочь студенту самостоятельно выполнить каждое
практическое занятие.
При проведении лабораторных работ необходимо, чтобы студент отмечал в
рабочей тетради все получающиеся в ходе анализов результаты.
Химия белков
Белки - важнейшая и необходимая составная часть всех живых клеток и
организмов. Они составляют главную массу сухого вещества тканей человека и
почти всех животных.
Это очень сложные, высокомолекулярные соединения, находящиеся в
организме в коллоидном состоянии. Молекула белка состоит из остатков
аминокислот, соединѐнных между собой пептидными связями. Под действием
специфических ферментов, а также при нагревании с кислотами или щелочами
белки подвергаются гидролизу (распаду с присоединением элементов воды), давая
ряд промежуточных продуктов (пептоны, пептиды), а при полном гидролизе –
аминокислоты.
Обладая одновременно кислым карбоксильными и основными аминными
группами, белки являются амфотерными веществами и могут вести себя, как и
кислоты, и как основания. При определѐнном рН, характерном для каждого белка,
диссоциация кислых и щелочных групп белковой частицы уравнивается, и заряд
амфотерного иона белка становится минимальным. Такое рН раствора носит
название изоэлектрической точки белка. В изоэлектрической точке белок наименее
устойчив в растворе.
Структура белковой молекулы очень лабильна и даже мягкая обработка
может привести к денатурации белка, в результате которой изменяются его
биологические и физико-химические свойства.
Реакции на присутствие белка основаны на открытии в нѐм тех или иных
химических групп и на его физико-химических свойствах.
Некоторые реакции присущи не только белкам, но и другим веществам,
содержащим такие же группы. Так, ряд цветных реакций на белок является по
существу реакциями на ту или иную аминокислоту, входящую в состав белка.
Поэтому, для установления наличия белка недостаточно какой-нибудь одной
реакции.
Белки разделяют на две группы: протеины, или простые белки, не
содержащие небелковых групп, и протеиды, или сложные белки, содержащие
помимо собственно белка, ещѐ и небелковую (простетическую) группу.
Среди простых белков животного происхождения чаще всего приходится
встречаться с альбуминами и глобулинами.
4
Альбумины растворимы в воде, осаждаются при насыщении раствора
сернокислым аммонием, обычно не содержат аминокислоты – глицина.
Примерами альбуминов являются альбумины кровяной сыворотки, молока,
яичного белка, альбумины мышц (миогены).
Глобулины не растворимы в чистой воде, но растворимы в присутствии в
ней нейтральных солей; осаждаются в полунасыщенном растворе сернокислого
аммония, т.е. при добавление к раствору белка равного объѐма насыщенного
раствора этой соли. К глобулинам относят глобулины сыворотки крови и молока,
куриного яйца, мышечные глобулины (миозин, глобулин Х).
Среди сложных белков следует отметить: хромопротеиды – соединения
белка с пигментом, например, гемоглобин; нуклеопротеиды – соединения белка с
нуклеиновыми кислотами; фосфопротеиды – белки, содержащие фосфор,
например казеин, мукопротеиды (глюкопротеиды)- соединение белка со сложными
углеводами – мукополисахаридами, например муцин слюны (простые углеводные
группировки содержатся во многих белках).
РАБОТА №1
Альбумины и глобулины в природных белках
Альбумины и глобулины могут быть разделены, поскольку альбумины
растворимы в воде, а глобулины – только в слабых растворах солей, а в крепких
растворах (например, полунасыщенном растворе (NН4)2SO4 осаждаются).
а) К яичному белку (содержащему 2 белковых вещества – альбумины и
глобулин) – прибавить двойной и тройной объѐм дистиллированной воды и
перемешать; через несколько минут
выпадает осадок глобулина (альбумин
остаѐтся в растворе). Мутную жидкость разделить на две части. К первой части
прибавить немного обычной соли – раствор сделается прозрачным (растворение
глобулина в солевом растворе); прибавить много соли – до насыщения, раствор
опять сделается мутным – осаждение глобулина насыщенным раствором соли.
Вторую часть профильтровать: прозрачный фильтрат, содержащий
альбумин, приливая по стенке пробирки наслоить на крепкую НNO3 - на месте
соприкосновения жидкостей получится белый осадок альбумина.
б) Мышечные белки. Мышцы содержат белки растворяющиеся в воде или
очень слабых растворах солей – миоальбумины и миогены и белки типа
глубулинов, например, миозин, актомиозин и др.
Мышечную кашицу, полученную измельчением мышцы какой-либо рыбы
5-10 г, растирают с 4-5 кратным количеством воды – в воде будут находится
миоальбумины и сходные с ним белки. Отфильтрованный осадок смешивают с 4-5
кратным количеством 0,6 – молярного раствора КСl и растирают в ступке 10-20
минут; в раствор переходит миозин.
Тот и другой белковой экстракт разливают по пробиркам и прибавляют по
каплям 0,5% раствор уксуснокислого свинца. Появляются осадки. Заметить, чего в
мышце больше – миоальбумина или миозина.
Примечание. Если экстрагировать мышцу 0,5 молярным раствором НСl
не 20 минут, а сутки – в раствор перейдѐт более сложный глобулин – актомиозин.
5
РАБОТА № 2
Цветные реакции на белки
Присутствие белка можно обнаружить рядом цветных реакций. Эти
реакции свойственны составным частям белка – аминокислотам или образуемым
ими группировкам. Так, полипептиды, а также все пептоны и белки дают
биуретовую реакцию, характерную для наличия пептидных связей. Все
аминокислоты, полипептиды и белки дают окрашивание (обычно фиолетовое) при
нагревании с нингидрином.
Некоторые аминокислоты (тирозин, триптофан, фенилаланин, цистин,
аргинин, гистидин) и их остатки (например, в молекуле белка) дают характерные
цветные реакции.
В большинстве белков при помощи чувствительных реакций можно
обнаружить углеводные компоненты.
1. Биуретовая реакция
В щелочной среде в присутствии солей меди белки дают фиолетовое
окрашивание. Окраску дает комплексное соединение меди с пептидными
группами: -СО – NH - .
Биуретовая реакция получается также с продуктами неполного гидролиза
белка – пептонами и полипептидами.
Свое название биуретовая реакция получила от производного мочевины –
биурета, который дает эту реакцию. Биурет образуется при нагревании мочевины с
отщеплением от нее аммиака.
NH 2
C
NH 2
O
C
HN
H
NH 3
NH 2
C
NH
C
O
O
O
NH 2
NH 2
Мочевина
Биурет
Биуретовая реакция получается также с некоторыми немногочисленными
соединениями, не содержащими пептидных групп(например, при наличии в
молекуле групп –СS – NH- или =СН- NH-).
Биуретовую реакцию дают: аминокислота гистидин и амид аспарагиновой
кислоты – асапарагин.
6
N
O
H2
C
C
O
C
CH
C
OH
NH 2
H 2C
CH
HC
NH 2
N
H
CH
NH 2
O
C
OH
Гистидин
Аспарагин
Проделывают биуретовую реакцию с биуретом, который предварительно
получают из мочевины, а затем с белком. Комплексная медно-натриевая соль
пептидов имеет следующее строение:
R1
HC
O
C
R2
H
N
HC
C
H
R3
H
N
C
C
H
O
C
H
N
R4
O
C
H
C
O
полипептид
NH3
R1
O
OH
C
OH
N
NH3
H
C
OH
C
H
C
N
R2
C
H
N C
R4
R3
O
+ 2NaOH + Cu(OH)2
C
O
енольная форма полипептида
R1
R2
OH
N
C
H
C
N
C
O
O
CH
R3
CH
C
H2N
H
C
C
O
O
+
+ 2Na + 4H2O
Cu
O
N
R4
R1; R2; R3; R4 - остатки аминокислот
1. Помещают в сухую пробирку несколько кристалликов мочевины и
нагревают на слабом огне. Мочевина сначала плавится. Когда сплавленная масса
начнет твердеть, нагревание прекращают и дают пробирке остыть. В результате
7
нагревания из мочевины образуется биурет, а аммиак улетучивается (об этом
узнают по запаху).
2. К полученному в пробирке биурету прибавляют около 1 мл 20%
раствора сернокислой меди. При встряхивании получается характерное розоватофиолетовое окрашивание. Необходимо избегать прибавления избытка раствора
сернокислой меди, так как голубая окраска получающегося гидрата окиси меди
может маскировать реакцию.
3. Проделывают биуретовую реакцию с раствором белка. В пробирку
наливают около 1 мл раствора белка, 1-2 мл раствора 10% едкого натра и 1-2 капли
раствора сернокислой меди. При взбалтывании появляется розовато – фиолетовое
окрашивание.
2. Нингидриновая реакция
Белки, а еще в более сильной степени аминокислоты и полипетиды дают
синее или фиолетовое окрашивание с нингидрином. Нингидриновая реакция
характерна для аминогруппы в α-положении.
Сущность реакции заключается в том, что -аминокислоты и пептиды,
реагируя с нингидридом, окисляются им, подвергаются окислительному
дезаминированию и декарбоксилированию с образованием альдегида, аммиака и
двуокиси углерода:
O
R
O
H2N
+H2O
CH
C
O
Нингидрин
(трикетогидринденгидрат)
O
OH
a-аминокислота
O
OH
NH3 + R C
+
CO2 +
OH
H
O
нингидрин восстановленный
(енольная форма)
O
HO
O
+
+ NH4
HO
O
O
HO
O
+
N
O
O
продукт конденсации мурексидинового
строения (синего цвета)
8
2H2O
Нингидрин восстанавливается и конденсируется с другой частицей
нингидрина и аммиаком. В результате образуется сложное соединение
мурексидиного строения, окрашенное в синий цвет.
1. Проделывают реакцию с какой-нибудь аминокислотой, например с глицином.
Наливают в пробирку около 1 мл раствора глицина, добавляют 5-6 капель
слабого (0,1%) раствора нингидрина и нагревают. Появляется фиолетово-синее
окрашивание.
2. Так же производят нингидриновую реакцию с 1-2 мл раствора белка, взяв 0,30,5 мл раствора нингидрина. Получается фиолетовое (иногда фиолетово-розовое
окрашивание); С течением времени раствор синеет.
3. Ксантопротеиновая реакция.
Подавляющее большинство белков при нагревании с концентрированной
азотной кислотой дает желтое окрашивание, переходящее в оранжевое при
добавлении щелочи или аммиака. По-гречески «ксантос» - желтый, откуда реакция
и получила название ксантопротеиновой. Такое желтое окрашивание можно
наблюдать при попадании крепкой азотной кислоты на кожу, ногти, шерсть и т.п.
Эта реакция характерна для бензольного ядра циклических аминокислот (тирозина
и триптофана), которые содержатся почти во всех белках. При действии
концентрированной азотной кислоты на эти аминокислоты происходит нитрование
бензольного кольца с образованием нитросоединений желтого цвета:
H2N
H2
C
CH C
H2C
O
CH C
NH2 OH
O
OH
O
+H2O
2 HO N
O
O N
Тирозин
N O
OH
O
O
динитротирозин
OH
O
O
O N
C
O
CH2
CH
NH2
динитротирозин
хиноидная форма
O
O N
N
O
HO
O
OH
ONH4
N
O
+ NH4OH
HO
C
CH2
CH
NH2
+H2O
O
аммонийная соль динитротирозина
хиноидной структуры
9
Ксантопротеиновую реакцию, помимо белков, дают многие более простые
ароматические соединения (например, фенол).
1. Проделывают реакцию сначала с фенолом (карболовой кислотой).
Наливают в пробирку около 1 мл раствора карболовой кислоты и прибавляют
около 1 мл концентрированной азотной кислоты. При нагревании (осторожно!)
появляется желтое окрашивание.
2. Проделывают ксантопротеиновую реакцию с раствором белка.
Наливают в пробирку около 1 мл раствора белка и прибавляют 5-6 капель
концентрированной азотной кислоты. Появляется осадок свернувшегося (под
влиянием кислоты) белка, который и окрашивается при подогревании
(осторожно!) в желтый цвет.
Дают пробирке охладиться и осторожно прибавляют избыток аммиака или
едкого натра. Желтая окраска при подщелачивания переходит в оранжевую.
4. Реакция Милона.
Фенолы, например, карболовая кислота, и их производные дают ртутные
соединения красного цвета. Эти соединения получаются при нагревании со
специально приготовленным раствором ртути в азотной кислоте, содержащей
азотистую кислоту.
Большинство белков дает миллонову реакцию, так как в их состав
входит аминокислота тирозин, являющийся одновременно фенолом.
O Hg
OH
O Hg
N
Hg
O
O
O
Hg+;HNO3
N
+ H2O
OH
OH
H2C
CH C
NH2
Тирозин
H2C
CH
O
NH2
C
O
Ртутная соль нитропроизводного
тирозина
1. Сначала проделывают реакцию с карболовой кислотой (фенолом).
Наливают в пробирку около 1-2 мл раствора карболовой кислоты, прибавляют
около 0,5 мл реактива Миллона и осторожно нагревают. Появляется розовое
окрашивание.
2.
Проводят милонову реакцию с раствором белка. В пробирку
наливают 1-2 мл раствора белка и прибавляют 5-6 капель реактива Миллона.
Появляется осадок свернувшегося белка, так как реактив Миллона содержит соли
ртути и азотную кислоту. Содержимое пробирки осторожно нагревают. Осадок
окрашивается в кирпично-красный цвет.
10
Следует избегать прибавления избытка реактива Миллона, так как этот
реактив содержит азотную кислоту, которая может дать желтое окрашивание
(ксантопротеиновую реакцию ), маскирующее реакцию Миллона.
3. Проделывают аналогичным образом миллонову реакцию с раствором
желатины. Если желатина достаточно чиста, реакция не получается, так как а
молекуле желатина остаток тирозина отсутствует.
5. Реакция на триптофан (Адамкевича)
При прибавлении к белку нескольких капель глиоксиловой кислоты
O
O
HC
C
OH
на границе с концентрированной серной кислотой получается красно-фиолетовое
окрашивание. Эта реакция зависит от присутствия в молекуле белка триптофана.
H2
C
O
H
C
C
OH
NH2
N
H
Триптофан
H2
C
H
C
O
C
OH
NH2
N
H
Триптофан
O
C
C
OH
H
Глиоксиловая кислота
OH
O
O
HO
C
O
C
H2N CH
HC
H2C
NH2
H2C
H
N
H
N
H
C
C
HO
O
Продукт конденсации триптофана с глиоксиловой кислотой (красного
цвета)
Наливают в пробирку несколько капель белка, прибавляют около 1 мл
концентрированной уксусной кислоты и, сильно наклонив пробирку, очень
11
осторожно, по стенке, подслаивают около 1 мл концентрированной серной
кислоты так, чтобы обе жидкости не смещались. При стоянии на границе двух
жидкостей получается красно-фиолетовый кружок (кольцо).
6. Реакция на серу (цистина и цистеина) в белках (реакция Фоля)
В состав молекулы большинства белков входят содержащие серу
аминокислоты – цистин и цистеин:
H2C
SH
H2C
S
S
CH2
O
O
C
C
C
NH2
HC
NH2
HC
NH2
O
HC
OH
OH
OH
Цистеин
Цистин
При щелочном гидролизе сера отщепляется в ивде сероводорода, который,
реагируя со щелочью, образует сульфиды натрия или калия. Сульфиды
взаимодействуют с ацетатом свинца и образуют осадок сульфида свинца черного
или буро-черного цвета. Реакции протекают следующим образом:
1. H2C
SH
OH
H2C
NH2
HC
O
NH2
HC
+ 2NaOH
O
C
+ Na2S + H2O
C
OH
OH
Серин
Цистеин
2. 2NaOH
+
Pb(ONa)2 + 2CH3COOH
плюмбит натрия
Pb(CH3COO)2
3. Pb(ONa)2 + Na2S + 2H2O
PbS + 4NaOH
Под действием щѐлочи эти аминокислоты легко
отщепляют серу в виде сероводорода. Поэтому почти все белки
дают положительную реакцию на слабо связанную серу.
Реакция состоит в том, что при кипячении белка с
концентрированной едкой щѐлочью и уксусно-свинцовой солью
раствор начинает темнеть (рис. 1). Едкая щѐлочь разрушает
цистин и цистеин и отщепляет серу от белка в виде
сероводорода, который со свинцовой солью даѐт чѐрный осадок
сернистого свинца.
Наливают в пробирку около 1 мл 10% раствора
Рисунок 1
уксуснокислого свинца и понемногу прибавляют раствор едкого
натра до растворения образовавшегося осадка гидроокиси свинца. Приливают
несколько капель белка и смесь осторожно нагревают. Раствор начинает темнеть.
12
7. Реакция на остаток аргинина
Белки дают красное окрашивание с гипобромитом (или гипохлоритом) и αнафтолом в щелочной среде. Окраска зависит от наличия в молекуле белка остатка
аминокислоты аргинина.
O
H2 H2 H2
H
C
C
C
C
H2N HN C
NH2
CH
OH
Аргинин
NH2
1. В пробирку наливают 1-2 мл раствора белка. Добавляют 1-2 капли 10%
раствора едкого натра и 1-2 капли раствора α- нафтола (0,02%).
2. Перемешивают содержимое пробирки и прибавляют каплю
гибобромита (NaBrO). Появляется малиново-красное окрашивание.
3. Таким же образом проделывают реакцию с раствором аргинина.
Получается окраска кирпично-красного оттенка.
8. Диазореакция
Белки дают оранжево-красное окрашивание с диазореактивом. Окраска
зависит от образования окрашенных азосоединений с остатками аминокислот –
тирозина, триптофана и гистидина, входящих в состав белковой молекулы.
Диазореакция используется для качественного и количественного определения
тирозина и гистидина в белковых гидролизатах и других объектах.
1. Наливают в пробирку 1-2 мл раствора тирозина, 0,3-0,5 раствора соды
и около 1 мл диазореактива. Появляется оранжево-красное окрашивание.
2. Проделывают ту же реакцию с раствором белка, беря его вместо
раствора тирозина. Получается оранжево-красное окрашивание.
9. Реакция на присутствие углеводных компонентов
Почти все белки содержат в своѐм составе углеводные компоненты.
Благодаря этому большинства белков, как показали Баллас и Подобедов, в
присутствии концентрированной серной кислоты дают характерное для углеводов
фиолетовое окрашивание с α–нафтолом (реакция Молиша) или красное
окрашивание с тимолом. Окраску с нафтолом или тимолом дают фурфурол и его
производные, которые образуются из углеводов
под действием
концентрированной серной кислоты.
O
O
Фурфурол
C
H
13
1. Наливают в 2 пробирки по 1-2 мл раствора сахара, добавляют в первую
пробирку 5-6 капель раствора -нафтола, а в другую пробирку – 5-6 капель
раствора тимола.
2. Осторожно подслаивают в обе пробирки по 1-2 мл концентрированной
серной кислоты. Наблюдают фиолетовое (в случае -нафтола) и красное (в случае
тимола) окрашивание на границе раздела серной кислоты и раствора сахара.
3. Проделывают те же реакции, взяв вместо раствора сахара раствор
белка.
Отмечают положительную реакцию, указывающую на наличие углеводных
групп в белке.
РАБОТА №3
Определение азота по методу Къедаля
Определение основано на превращении азота, имеющегося в органическом
веществе, в форму аммиака. Органические вещества с крепкой серной кислотой
при сильном нагревании окисляются до углекислоты и воды, азот превращается в
аммиак, связанный в виде сульфата аммония.
Реакция идет по следующему уравнению, в котором в качестве примера,
взята аминокислота аланин:
2CH3CHNH2COOH+13H2SO4 (NH4)2SO4+6CO2+12SO2+16H2O
Сжигание необходимо проводить под тягой, так как выделяется сернистый
газ. В качестве катализатора при сжигании применяется кристаллическая
сернокислая медь и другие вещества.
Дальнейшие операции имеют целью количественное определение образовавшегося
аммиака. Для этого содержимое колбы переносят в аппарат для отгонки аммиака и
прибавляют концентрированный раствор щелочи для нейтрализации серной
кислоты, а также для того, чтобы реакция среды была сильно щелочной.
Нагревание раствора в аппарате и отгонка аммиака производится при помощи
пара. При этом сернокислый аммоний разлагается с выделением свободного
аммиака:
(NH4)2SO4 + 2NaOH
2NH3↑ + Na2SO4 + 2H2O
Конец форштоса холодильника обязательно должен быть погружен в
определенный объем титрованного раствора серной кислоты, таким образом,
чтобы отогнанный аммиак поступал в приемную колбу с титрованным раствором
серной кислоты. Конец отгонки определяется по реакции на лакмус отгоняемого
дистиллята.
2NH3 + 2H2SO4 (NH4)2SO4 + H2SO4 (избыток)
Остаток серной кислоты (не связанный аммиаком в приемной колбе)
титруют раствором щелочи до нейтральной реакции и по разности узнают
количество серной кислоты связанной аммиаком (1 мл 0,1 н серной кислоты
14
соответствует 1,4 мг азота). Общий азот выражают в % к весу сухого вещества.
Расчет белка по азоту производится путем умножения количества миллиграмм
азота на коэффициент 6,25.
Ход работы. 1 г муки (или другой растительный материал) взвешивают на
аналитических весах и помещают (испытуемое вещество) в
колбу Кьельдаля для сжигания. Добавляют 20 мл концентрированной серной кислоты. К смеси добавляют несколько
крупинок сульфата меди, около 1 г сульфата калия и 4-5
капель пероксида водорода. Содержимое колбы перемешивают (не встряхивая) и ставят на асбестовую сетку в
наклонном положении-(рис. 8). Сжигают вещество под
тягой. Нагревание ведут сначала на небольшом пламени.
Вещество обугливается, вспенивается от выделяющихся
газов (СО2, SO2). После прекращения вспенивания
нагревание можно усилить до слабого кипения жидкости.
Нагревание ведут до полного сгорания органического
вещества (до осветления жидкости). Дают колбе остыть и
осторожно приливают при перемешивании 20-30 мл воды.
Рисунок 2 Сжигание по
Далее приступают к отгонке. Для этого содержимое колбы
Къедалю
количественно переносят в Колбу Кьельдаля для отгонки: колбу Кьельдаля для
сжигания 4-5 раз промывают небольшими порциями воды, сливая ее в колбу для
отгонки. Общий объем жидкости должен составлять 100-150 мл.
Подготовляют приемную колбу, наливая в нее из бюретки точно отмеренное
количество 0,1 н раствора серной кислоты. Как было оказано выше, кислота
должна быть взята в избытке, т.е. объем титрованной кислоты должен превышать
количество, необходимое для связывания всего отгоняемого аммиака. Поэтому
индикатор (метиловый красный или метиловый оранжевый) добавляют перед
отгонкой. Он не должен менять свой цвет в течение всей отгонки.
В колбу Кьельдаля для отгонки кладут
несколько "кипятильников" и приливают 20 мл
4
3
33%-ного раствора гидроксида натрия (из расчета 56 мл раствора щелочи на 1 мл концентрированной
5
серной кислоты). Щелочь вливают осторожно по
стенке наклоненной колбы, чтобы она, стекая на
дно, не смешивалась с жидкостью, иначе будут
потери аммиака.
1
2
6
Быстро и в то же время осторожно соединяют
отгоночную колбу с перегонным аппаратом и затем
Рисунок 3 Аппарат Къельдаля.
Колба Къельдаля вместимостью 250 мл слегка перемешивают содержимое колбы. Колбу
(1), испарительной колбы (2), насадки
устанавливают так, чтобы форштосс холодильника
Къельдаля (3), холодильника ХПТ-1300- 14/23 (4), аллонжа (5) и конической был погружен в кислоту на 8-4 мм (во избежание
колбы (6) вместимостью 500 мл.
потерь аммиака). После этого колбу нагревают до
кипения и отгоняют аммиак в приемник в течении 10-15- мин. Окончив отгонку,
смывают форштосс 2-3 мл воды из пинетки или промывалки, присоединяя их к
15
раствору в приемной колбе. Конец перегонки устанавливают с помощью
лакмусовой бумажки.
После окончания отгонки оттитровывают избыток кислоты, не вошедшей в
реакцию, 0,1 н. раствором гидроксида натрия до появления желтого окрашивания.
Узнав, сколько мл 0,1 н. кислоты связалось с аммиаком, определяют содержание
азота в исследуемом веществе, исходя из того, что каждому мл связанной 0,1 н.
кислоты соответствует 1,4 мг азота.
Для более точного определения азота ставят контрольный опыт на реактивы.
Количество азота в мг в контроле вычитают из такового в опыте, и исхода из
полученных данных рассчитывают процентное содержание общего азота в данном
исследуемом веществе.
Пример расчета.
Взято в первую колбу 20 мл 0,1 н. серной кислоты. На титрование при
определении общего азота пошло 2,3 мл 0,1 н. гидроксида натрия. Следовательно
связано аммиаком 19,9 – 2,3 = 17,6 мл 0,1 н. H2SO4.
Так как 1 мл 0,1 н. серной кислоты связывает 1,4 мг (0,0014 г) азота (в виде
аммиака) то 17,6 мл связывает 17,6·1,4 = 24,64 мг азота.
24,64 мг общего азота содержится в 1 г испытуемого вещества, а в 100 г
количество азота равно 2464 мг или 2,464 % .
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЛКОВОГО И НЕБЕЛКОВОГО АЗОТА
(путем осаждения медью)
1 г испытуемого материала в колбе на 200-250 мл обливают 50 мл теплой
воды (50 С), смешивают и подогревают в водяной бане при 40 -50 С в течение 10
минут. Затем прибавляют 25 мл 6% раствора сернокислой меди и после
тщательного перемешивания медленно приливают 25 мл 1,25% едкого натра.
Примерно через час, когда отстоится осадок, жидкость сливают через
фильтр, а осадок несколько раз промывают водой (50 С) с декантацией ее через
фильтр, затем осадок переносят на фильтр и снова промывают до полного
обесцвечивания фильтра. В полученном фильтрате содержится небелковый азот, а
в промытом осадке – белковый азот.
Для определения белкового азота осадок вместе с фильтром переносят в
колбу Къельдаля и сжигают с серной кислотой (15 мл). По окончании сжигания
содержимое колбы Къельдаля количественно переносят в мерную колбу на 200 мл.
доводят водой до метки, берут для определения 50 мл раствора и переносят в
аппарат для отгонки аммиака.
Для определения небелкового азота фильтрат, путем добавления воды,
доводят до объема 250 мл, из него берут 50 мл в колбу Къельдаля количественно
переносят в аппарат для отгонки аммиака.
Содержание белкового и небелкового азота выражают в % к весу взятого
для анализа материала.
Пример расчета
При определении белкового азота на оттитрование избытка 0,1 н. серной
кислоты, взятой в объем 15 мл, пошло 8 мл 0,1н NaOH.
16
Следовательно, с кислотой связалось 15–8 = 7 мл, что соответствует 7 1,4 =
9,8 мг азота.
С учетом разбавления для определения было взято
1 50
0, 25
200
следовательно, 0,25 г испытуемого вещества содержит 9,8 мг или 0,0098 г
азота;
или
0,0098 100
3,9% азота
0, 25
или
0,0098 100
24 ,37 % белка
6, 25
0, 25
При определении небелкового азота на оттитрование избытка кислоты,
взятой в объеме 10 мл, пошло 8 мл щелочи, что соответствует (10-8) 1,4=2,8 мг
азота.
С учетом разбавления для определения было взято:
1 50
0, 2 г вещества
250
Следовательно, 0,2 г испытуемого вещества содержит 2,8 мг или 0,0028 г
азота, или
0,0028 100
1, 4% азота.
0, 2
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВЫХ ВЕЩЕСТВ
Молекулярный вес различных белков варьирует в широких пределах —
от нескольких тысяч до нескольких миллионов.
Белки при растворении в воде образуют коллоидные растворы. Величина
коллоидных частиц белка варьирует от 0,1 до 0,001 мк (1 мк = 0,001 мм). Частицы
белка не способны проникать через полупроницаемые перепонки (например, животные или растительные), т. е. не диализируют. Это дает возможность
использовать метод диализа для отделения белка от посторонних
низкомолекулярных примесей.
Белковые растворы обычно опалесцируют, т. е. в проходящем свете они
кажутся прозрачными, часто желтоватыми, а в отраженном свете — мутными,
часто голубоватыми.
В водных растворах белки обладают свойствами слабых кислот или
слабых оснований, в зависимости от преобладания в молекуле белка
дикарбоновых кислот (глютаминовая, аспарагиновая) или диаминокислот
(лизин, аргинин). Белки кислого характера (альбумины, глобулины) в водном
растворе несут отрицательный заряд, белки основного характера (протамины,
гистоны) —положительный.
Наличие заряда на частице белка стабилизирует его в растворе. Изменяя
концентрацию ионов водорода в среде (добавлением кислоты или щелочи),
17
можно добиться равенства положительных и отрицательных зарядов на
поверхности частицы белка, т. е. достичь изоэлектрического состояния.
H2N
O
C
OH
O
CH2
C
CH2
OH
CH2
HC NH2
O
C
OH
глютаминовая
кислота
H2C
NH2
C NH
CH2
NH
H2C
CH2
HC NH2
CH2
O
C
HC NH2
OH
O
C
аспаргиновая
кислота
OH
лизин
CH2
CH2
HC NH2
O
C
OH
аргинин
NH2
R
NH3
-
COO
+
H+
R
COOбелок с кислымы
свойствами
COOH
белок в изоэлектрическом
состоянии
NH3
R
COO-
COO-
NH3
+
OH-
R
COO-
NH2
NH3
белок с основными
белок в изоэлектрическом
свойствами
состоянии
Концентрация ионов водорода, при которой белок находится в
изоэлектрическом состоянии, называется изоэлектрической точкой белка и
выражается водородным показателем (рН). Изоэлектрическая точка
характеризует химическую природу каждого белка. При рН, близком к
изоэлектрической точке, растворимость, набухание и вязкость белка становятся
минимальными и, наоборот, осаждаемость и агглютинация максимальными.
При добавлении избытка кислоты белок приобретает положительный
заряд, при избытке щелочи — отрицательный.
18
COO-
H3N
+ 2HCl
R
H3N
белок в изоэлектрическом
состоянии
COOR
H3N
R
Cl- H3N
COO-
H3N
COO-
COOH
Cl- H3N
COOH
белок несет положительный заряд
+2NaOH
-2H2O
COO- Na+
H2N
R
H2N
COO- Na+
белок в изоэлектрическом
белок несет отрицательный заряд
состоянии
Белки под влиянием нагревания или воздействия органических
растворителей, концентрированных кислот или щелочей претерпевают глубокие
изменения, называемые денатурацией. При денатурации существенно
изменяется третичная структура молекулы белка за счет перегруппировки
некоторых внутримолекулярных связей (водородных, дисульфидных и др.). В
результате нарушаются некоторые физические, химические и биологические
свойства
белковых
молекул. Теряется способность белка растворяться в
обычных для него растворителях (вода, солевые растворы и др.). Иначе говоря,
белки при денатурации теряют свои гидрофильные свойства и приобретают
гидрофобные. Такой вид денатурации называется необратимой денатурацией в
отличие от обратимой, при которой изменения в молекуле белка бывают
неглубокими и белок при определенных условиях может вновь приобретать
свои нативные (т. е. натуральные) свойства.
РАБОТА № 4
Растворимость белка
При разведении водой яичного белка, сыворотки крови, мышечной плазмы
и других биологических жидкостей, содержащих альбумины и глобулины,
первые переходят в раствор, а вторые выпадают в осадок. Если в воде
присутствуют в небольших концентрациях соли щелочных металлов (NaCl, KCl,
NH4CI, Na2SO4 и др.), то в раствор переходят обе белковые фракции: альбумины
и глобулины.
Для извлечения растительных белков пользуются различными
растворителями, в зависимости от характера белковых фракций в исследуемом
материале. Белки пшеничной, ржаной и ячменной муки хорошо растворяются в
0,2% растворе NaOH и лучше в водно-спиртовом растворе едкого натра (0,2%
NaOH в 50—60% этиловом спирте). В раствор переходят альбумин, глобулин,
проламин и глютелин. Глютелины хорошо растворяются в щелочи, так как
имеют в своем составе большое количество дикарбоновых аминокислот
(глютаминовая, аспарагиновая) и обладают кислым характером. Проламииы (в
частности, глиадин пшеницы и ржи, гордеин ячменя) не растворяются в воде и
солевых растворах, а растворяются только в 50—80% спирте, Проламины
19
содержат большое количество аминокислоты — пролина (отсюда и название
проламины) и глютаминовой кислоты. Результаты практической работы
фиксируют в форме таблицы.
Растворимость белка
Название белка
Н2О
5% NaCl
0,2% NaOH
Выводы:
П р и м е ч а н и е . В графе «Название белка» пишут: альбумин, глобулин,
глютелин. В остальных графах растворимость белка обозначают знаком ( + ),
нерастворимость-—знаком минус (—).
Ход работы. 1. К 2 каплям яичного белка добавляют 20 капель воды,
перемешивают и оставляют на 3—5 минут. Яичный альбумин растворяется,
яичный глобулин выпадает в виде небольшого осадка. Раствор фильтруют
через складчатый фильтр, предварительно смоченный водой. Фильтрат
используют для реакций осаждения.
2. К 2 каплям яичного белка добавляют 20 капель 5% раствора хлористого
натрия, получают солевой раствор яичного белка, содержащий альбумин и
глобулин. Солевой раствор белка используют для диализа.
3. 200 мг пшеничной муки (или соевой) растирают 'в фарфоровой ступке с
5 мл 0,2% раствора NaOH (0,1 н. раствор, разведенный водой 1 : 1). В раствор
переходят альбумин, глобулин и глютелин. Содержимое ступки переносят в
пробирку и после отстаивания верхний мутноватый слой употребляют для
цветных реакций, реакций осаждения и для диализа.
РАБОТА № 5
Диализ
Диализом называется особый вид разделения веществ с помощью
мембран, не способных пропускать сквозь свои поры высокомолекулярные
коллоидные частицы.
Диализ является удобным методом очистки коллоидных растворов от
низкомолекулярных веществ. При диализе коллоидный раствор помещают в
коллодиевый или целлофановый мешочек и погружают в дистиллированную
или водопроводную воду. Молекулы солей, сахара и других низкомолекулярных
веществ легко диффундируют через мембраны, а вещества коллоидной
природы остаются в мешочке. Метод диализа с успехом также используют для
разделения глобулиновой и альбуминовой фракций белка. По мере уменьшения концентрации соли в процессе диализа глобулины выпадают из раствора в
осадок, а альбумины остаются в растворе.
20
Ход работы. 1. Приготовление коллодиевого мешочка1. В чистую сухую
пробирку (диаметром 2,5— 3 см, длиной 4—5 см) наливают доверху коллодий и
затем выливают его обратно в склянку. Того количества коллодия, которое
осталось на стенках, достаточно для приготовления коллодиевого мешочка.
Пробирку прокатывают между ладонями, меняя ее положение так, чтобы слой
колодия не стекал на дно, а равномерно распределялся по стенкам и дну пробирки. В руках пробирка согревается, эфир и спирт испаряются и коллодий
высыхает. Через 5—10 минут в эту пробирку наливают воду. Когда
коллодиевый мешочек отслоится от стенки пробирки, пинцетом осторожно
отделяют его от края пробирки и вынимают. Для проверки целости в коллодиевый мешочек наливают дистиллированную воду.
2.Диализирование солевого раствора белка. В коллодиевый мешочек
(диализатор) наливают на 1/3 объема солевой раствор яичного белка.
Мешочек у верхнего края зажимают между двумя
стеклянными палочками, скрепленными
резиновыми
2
колечками (как указано на рис. 5) и погружают в стакан с
дистиллированной водой на 1—2 часа.
Через 1—2 часа с небольшими порциями диализата (наружная жидкость) и диализируемои жидкостью (содержимое мешочка) проделывают реакции на хлориды и на белок
и убеждаются в том, что минеральные соли продиффундировали во внешний сосуд, а белок остался в мешочке.
3.Проба на хлориды в диализате. К 10 каплям
диализата прибавляют 1 каплю 10% раствора азотной кис
Рис. 5. Простейший
диализатор.
лоты и 1 каплю 1% раствора азотнокислого серебра. Выпадает
осадок хлористого серебра.
4.Проба на белок в диализате (биypетовая). К 10 каплям диализата
прибавляют 5 капель 10% раствора едкого натра и 1 каплю 1% раствора медного
купороса. Получается
синее
окрашивание, свидетельствующее об
отсутствии белка в диализате.
5.Проба на белок в диализируемои жидкости (биуретовая). К 10 каплям
содержимого коллодиевого мешочка (диализируемая жидкость) прибавляют 5
капель 10% раствора едкого натра и 1 каплю 1% раствора медного купороса.
Получается красно-фиолетовое окрашивание, свидетельствующее о наличии
белка в диализируемой жидкости.
РАБОТА № 6
Определение изоэлектрической точки белка
При смешивании раствора белка с буферной смесью, рН которой
соответствует изоэлектрической точке белка, частицы белка изменяют свой
1
Коллодиевые мешочки могут быть заранее заготовлены лаборантами, их можно заменить
кусочками целлофана размером 10·10 см.
2
Резиновые колечки нарезают из каучуковой трубки или используют продажные, применяемые
Е аптечной упаковке.
21
заряд, становятся электронейтральными и, следовательно, неустойчивыми в
растворе. Добавление водоотнимающих средств, например спирта, ацетона, вызывает дегидратацию белковых частиц и способствует выпадению белка в
осадок.
Некоторые белки, как, например, казеин, осаждаются в изоэлектрической
точке без добавления водоотнимающих веществ.
Ход работы: 1. Определение изоэлектрической точки яичного альбумина или
желатины.
В 6 пробирок наливают 0,2 М раствор двузамещенного фосфорнокислого
натрия и 0,1М раствор лимонной кислоты или 0,2 М раствор уксуснокислого
натрия и 0,2 М раствор уксусной кислоты в количествах, указанных в таблицах
(см. ниже). В каждую пробирку к 1 мл заготовленной буферной смеси приливают
по 0,5 мл 1% раствора желатины или яичного альбумина, перемешивают и
добавляют по 2 мл этилового спирта. Содержимое пробирок вновь перемешивают и оставляют на 5 минут**. Через 5 минут отмечают, в какой пробирке, и при
каком рН произошло наибольшее помутнение раствора. Отсутствие мути
отмечают знаком минус (—), наличие и степень мутности — одним или двумя
знаками плюс ( + ). Работу фиксируют в одной из таблиц, в зависимости от
применяемого буфера.
Таблица 1
Определение изоэлектрической точки желатины
Пробирка
Количество
0,2
М
Количество
раствора
0,2 М
лимонной
раствора
кислоты
NaH2PO4
(мл)
(мл)
Добавлено
1%
раствора
желатины
рН смеси
или
яичного
альбумина
(мл)
Добавлено
Спирта
этилового
(мл)
Степень
мутности
Первая
0,25
0,75
3,2
0,5
2
Вторая
0,34
0,66
3,7
0,5
2
Третья
0,41
0,59
4,2
0,5
2
Четвертая
0,48
0,52
4,7
0,5
2
Пятая
0,54
0,46
5,2
0,5
2
Шестая
0,66
0,34
5,7
0,5
2
Выводы:
2. Определение изоэлектрической точки казеина. В 7 пробирок наливают 0,1
и. раствор уксусной. кислоты и дистиллированную воду в количествах,
указанных. в таблице (см. таблицу). В каждую пробирку прибавляют по 0,2 мл
0,4% раствора казеина в 0,2 М растворе уксуснокислого натрия. При смешивании
При работе с микробюреткой следует руки держать на упоре, на столе, а не на весу.
Предварительно необходимо проверить
свободное движение крана, держа крзн правой
рукой, а муфту крана левой. Кран нужно поворачивать свободно, не вдавливая его в муфту.
Отмеривание жидкости следует производить каждый раз от нуля.
**
Вместо спирта можно употреблять 0,1% или 0,05% раствор танина в количестве 1 мл.
22
уксуснонатриевого раствора казеина с уксусной кислотой в каждой пробирке
устанавливается определенный рН. Во всех пробирках, кроме крайних,
появляется муть, постепенно оседающая на дно. Наибольшее количество осадка
наблюдается в той пробирке, рН которой соответствует изоэлектрической точке
казеина.
Таблица 2
Определение изоэлектрической точки желатины
Пробирка
Количество
0,2 М раствора
CH3COONa
(мл)
Первая
Вторая
Третья
Четвертая
Пятая
Выводы:
Количество
рН*
0,2 М раствора смеси
СН3СООН
(мл)
0,1
0,2
0,5
0,8
0,9
0,9
0,8
0,5
0,2
0,1
Добавлено
1% раствора
желатины или
яичного
альбумина
(мл)
Добавл
ено
раствор
а
танина
(мл)
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
1
1
1
1
1
3,8
4,15
4,75
5,35
5,70
Степен
ь
мутнос
ти
Таблица 3
Определение изоэлектрической точки казеина
Количество
Количество
0,4% раствора
Степен
0,2 М раствора Количество казеина в 0,2 М
рН
ь мутСН3СООН
воды (мл)
растворе
смеси
ности
(мл)
CH3COONa .
(мл)
Пробирка
Первая
Вторая
Третья
Четвертая
Пятая
Шестая
Седьмая
Выводы:
1,6
0,8
0,4
0,2
0.1
0,06
0,03
0,4
1,2
1.6
1,8
1,9
1,94
1,97
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
3,8
4,1
4,4
4,7
5,0
5,3
5,6
ОБМЕН БЕЛКОВ
Белки являются необходимой составной частью пищи человека и животных.
Значительные количества белков содержатся в ряде пищевых продуктов
*
рН буферного раствора вычислен по формуле рН
рК lg
соль
,
кислота
где рК — показатель константы диссоциации уксусной кислоты, равен 4,75 (найдена по
справочнику). Например, для определения рН раствора в четвертой пробирке уравнение примет
следующий вид: рН
4, 75
lg
0 ,8
0, 2
4, 75
lg 4
23
4 , 75
0 , 602
5,35 .
животного происхождения (мясо, яйца, творог, сыр и т.п.) и в некоторых
продуктах растительного происхождения (горох, фасоль, бобы и т.п). Злаки
содержат меньше белка: однако, так как хлеб обычно занимает большое место в
питании, он является одним из важнейших источников пищевого белка.
В желудке белки перевариваются пепсином до высокомолекулярных
продуктов распада – пептонов. В двенадцатиперстной кишке происходит более
глубокое переваривание белков и пептонов под действием ферментов
поджелудочного сока. Переваривание до аминокислот и простейших пептидов
происходит в тонком кишечнике под влиянием пептидаз кишечного сока
(эрепсина).
Всосавшись из кишечника, аминокислоты и простейшие пептиды частично
задерживаются печенью. Когда аминокислоты не поступают из кишечника, печень
отдает их в кровь, поддерживая в крови довольно постоянный уровень содержания
аминокислот. В клетках различных тканей, а также в эритроцитах концентрация
аминокислот всегда выше, чем в окружающей их плазме.
Аминокислоты, доставленные кровью к тканям, идут на построение белков.
Аминокислоты, оставшиеся неиспользованными для биосинтеза белка, а также
образовавшиеся в результате протеолиза в тканях, подвергаются ряду
превращений. При распаде аминокислот в тканях азот отщепляется в виде
аммиака. Последний, частично соединяясь с кислотами, выделяется с мочой в виде
солей аммония. Главная же часть аммиака превращается в мочевину, которая и
является основным конечным продуктом белкового обмена у человека. Наряду с
мочевиной азот выделяется также в виде креатинина, мочевой кислоты и других
веществ. в мышцах и мочевом пузыре морских рыб часто встречается
триметиламиноксид (СН3)3N = O, являющийся одним из продуктов азотистого
обмена. У пресноводных рыб – его меньше.
РАБОТА №7
Переваривание белка пепсином
Пепсин (главный фермент желудочного сока) принадлежит к протеиназам и
в кислой среде (рН = 1,5 – 2) гидролитически расщепляет белки до пептонов.
Переваривание белков пепсином можно хорошо наблюдать на фибрине,
который под действием пепсина становится растворимым, переходя в пептон.
1. В одну пробирку наливают 3-4 мл 0,2% соляной кислоты; во вторую
пробирку – 3-4 мл желудочного сока или раствора пепсина в соляной кислоте; в
третью пробирку – 3-4 мл желудочного сока или раствора пепсина в соляной
кислоте, предварительно нейтрализованного на лакмус содой; в четвертую
пробирку – 3-4 мл предварительно прокипяченного и охлажденного желудочного
сока или прокипяченного и охлажденного раствора пепсина в соляной кислоте.
2. Помещают в каждую пробирку по небольшому кусочку фибрина
примерно равной величины и все пробирки ставят одновременно в водяную баню
при 37-40 С.
3. Через полчаса или час вынимают пробирки из бани и наблюдают
результаты исследования. В первой пробирке должно произойти лишь набухание
фибрина под действием кислоты; во второй – переваривание (растворение)
24
фибрина; в третьей – фибрин остается без изменения, так как пепсин в
нейтральной среде не активен; в четвертой – происходит набухание фибрина под
действием соляной кислоты, но переваривание не имеет места, так как пепсин
разрушен кипячением.
4. Отфильтровывают небольшую порцию из каждой пробирки и
проделывают с каждым фильтратом биуретовую реакцию. Реакция получается
только с фильтратом из второй пробирки, где произошло переваривание фибрина
и через фильтр прошли растворимые пептоны.
Ферменты
Почти все химические процессы в организмах и в различных
производственных смесях протекают при участии ферментов. Ферменты являются
биологическими катализаторами белковой природы.
Ферменты очень чувствительны к воздействию тепла, кислот, щелочей и
солей металлов.
Большинство ферментов в водном растворе при комнатной температуре
быстро теряет свою активность, поэтому растворы и препараты ферментов
необходимо хранить при пониженных температурах. При длительной работе с
растворами ферментов необходимо вносить антисептики (толуол или тимол) во
избежание развития в растворах микроорганизмов.
Ферменты можно экстрагировать из растительного или животного
материала водой, а затем водным экстрактом действовать на тот или иной субстрат
(например, на крахмал или на белок). Учитывая количество образующих
продуктов реакции или изменения субстрата определяют активность того или
иного фермента. Так определяется активность ферментов, растворимых в воде.
Однако ферменты не всегда растворяются в воде. Например, фермент липаза из
семян клещевины не растворяется в воде. Поэтому в некоторых случаях
применяются автолитические методы, основанные на том, что размолотый и
растертый испытуемый материал помещается в воду и оставляется на
определенное время при температуре 40-45 С. Под действием как растворимых,
так и нерастворимых ферментов, содержащихся в испытуемом материале,
происходят соответствующие реакции. Таким образом, определяется суммарное
действие ферментов, как растворимых в воде, так и нерастворимых.
Действие ферментов можно определить по вызываемому ферментами
изменению окраски субстрата, по накоплению продуктов распада субстрата, по
изменению вязкости, по изменению угла вращения плоскости поляризации и
другими способами.
ПРОТЕОЛИЗ
Расщепление белковых веществ катализируется протеолитическими
ферментами. Протеолитические ферменты (или протеазы) в зависимости от
характера их действия делятся на 2 группы: протеиназы и полипептидазы.
Протеиназы гидролизуют белки до аминокислот и пептидов,
полипептидазы действуют на пептиды, расщепляя их до аминокислот.
25
В растениях содержатся протеолитических ферменты, называемые
протеиназами типа папаина. Папаина обладает смешанными функциями
протеиназы и полипептидазы, а потому расщепление белка под действием папаина
идет с образованием паптидов и аминокислот.
Расщепление белка под действием протеолитических ферментов,
называется протеолизом.
Степень протеолиза определяется либо путем химического анализа по
накоплению водорастворимого азота, аминного азота или свободных аминокислот,
либо физическими методами: по скорости разжижения желатина, по изменению
консистенции клейковины и другими путями.
РАБОТА №8
Амилолитические фементы
В растениях запасной углевод – крахмал под действием ферментов амилаз
может превращаться в декстрины и дисахарид мальтозу.
Амилазы (иначе называются диастаз) широко распространены в природе,
они встречаются во всех растительных и животных организмах.
Амилазы встречаются в виде 2-х ферментов: осахаривающего и
декстрирующего. Осахаривающий фермент был назван сахарогенамилазой или амилазой.
-амилаза содержится в растениях (в клубнях картофеля, в покоящихся
семенах хлебных злаков, в семенах сои). При действии на крахмал -амилазы
образуется около 54% мальтозы и декстрины.
Декстрирующий фермент
-амилаза находится во всех животных
организмах, особенно в больших количествах образуется в поджелудочной железе
и в слюнных железах, -амилаза содержится также в низших растениях (плесневые
грибы), в семенах сорго и в проросших семенах (солоде) ржи, пшеницы, проса и
ячменя. В солоде содержится как -, так и -амилаза.
Образующиеся под действием амилазы продукты расщепления крахмала с
йодом быстро теряют синюю окраску. Вначале они дают с йодом фиолетовую
окраску, затем она переходит вследствие образования промежуточных продуктов
расщепления крахмала амилазой – декстринов меньшего молекулярного веса, поразному окрашивающихся от йода. В зависимости от окраски с йодом различают
следующие промежуточные продукты расщепления крахмала:
Амилодекстрины – (средний молекулярный вес около 10.000), окрашиваются
йодом в сине-фиолетовый цвет, осаждаются спиртом, вращают плоскость
поляризации.
[ ]20Д =+196 , восстанавливают реактив Фелинга на 1% по отношению к
мальтозе. По своему строению они близки к крахмалу.
Эритродекстрины – (средний молекулярный вес 6.000-4.000) окрашиваются йодом
в краснобурый цвет, осаждаются спиртом, вращают плоскость поляризации.
[ ]20Д =+194 , воостанавливают раствор Фелинга на 2-3%.
Ахроодекстрины – (средний молекулярный вес 3700). Почти не окрашиваются
йодом, растворяются в 70% спирте, вращают плоскость поляризации.
26
[ ]20Д =+192 , обладают 10% восстанавливающей способностью по
отношению к мальтозе.
Мальтодекстрины – (средний молекулярный вес около 1000). Не окрашиваются
йодом, не осаждаются спиртом, вращают плоскость поляризации на [ ]20Д =+183 ,
обладают восстанавливающей способностью на 30-40% по отношению к мальтозе.
Ферменты - и -амилазы проявляют свою активность в несколько разных
условий температуры и реакции среды. На этом основано разделение ферментов и
определение их активности. -амилаза разрушается при нагревании до 70%С,
тогда как -амилаза при этой температуре сохраняет свою активность.
Влияние активной кислотности на действие амилолитических ферментов
показывает, что один из них - -амилаза проявляет наибольшую активность в
слабокислой среде, при рН 6,3-5,6.
При более кислой реакции – при 4,8-3,3 этот фермент теряет свою
активность. Фермент -амилаза в кислой среде не инактивируется. Он имеет
оптимум действия при рН 4,8.
Таким образом декстринирующие и осахаривающие ферменты действуют
при разной реакции среды.
Амилолитические ферменты являются однокомпонентными ферментами.
Расщепление крахмала у растений и животных может протекать также под
действием фермента фосфорилазы, которая расщепляет каждую связь 1-4 в
амилозе и в амилопектине; но по месту разрыва присоединяется не вода, а остаток
фосфорной кислоты, причем образуется глюкозо – I-фосфат. Поэтому этот процесс
называется не гидролиз, а фосфоролиз.
РАБОТА №9
Определение амилазной активности слюны
Амилазную активность слюны выражают в количестве субстрата
(крахмала), расщепляемого 1 мл слюны за определенный промежуток времени
(например, 30 минут). Определение основано на нахождении максимального
разведения, при котором исследуемая жидкость еще расщепляет крахмал до
стадии красного окрашивания с йодом.
При определении амилазной активности слюны можно также наблюдать
влияние на ферменты активаторов и парализаторов (ингибиторов). Так, хлористый
натрий в разведенных растворах ускоряет действие амилазы слюны на крахмал.
Растворы сернойкислой меди, наоборот, сильно замедляют действие амилазы
слюны.
1. Наливают из бюретки в 10 пронумерованных пробирок по 1 мл
дистиллированной воды.
2. В первую пробирку отмеривают 1 мл слюны, разведенной водой в 10
раз.
3. Перемешивают содержимое первой пробирки путем троекратного
втягивания пипеткой жидкости из пробирки и последующего выпускания из
пипетки. 1 мл полученного раствора переносят из первой пробирки во вторую.
27
4. Перемешивают таким же образом содержимое второй пробирки и
переносят 1 мл из второй пробирки в третью и т.д. Этим способом получают ряд
разведений. Концентрация фермента в каждой последующей пробирке в 2 раза
меньше, чем в предыдущей. Из десятой пробирки 1 мл жидкости как излишний
выливают.
5. Наливают во все 10 пробирки еще по 1 мл дистиллированной воды.
6. Наливают далее из бюретки во все 10 пробирок (начиная с десятой,
потом в девятую и т.д.) по 2 мл раствора крахмала и перемешивают содержимое
каждой пробирки. Добавление крахмала нужно производить с пробирки,
содержащей наименьшую концентрацию амилазы, так как в ней расщепление на
холоду идет очень медленно и ошибка за счет неодновременного прибавления
субстрата практически не отразится на результатах определения.
7. Одновременно помешивают все 10 пробирок в нагретую до 38 С
водяную баню.
8. Через 30 минут вынимают пробирки из бани, быстро охлаждают их
током холодной воды, перемешивают содержимое каждой пробирки и ставят по
порядку в штатив.
9. Прибавляют в каждую пробирку по 2 капли раствора йода,
перемешивают и наблюдают в пробирках гамму цветов от желтого к синему.
Желтый цвет свидетельствует об отсутствии крахмала, красно-бурый – о
присутствии промежуточных продуктов расщепления – различных декстринов,
синий – о присутствии крахмала или продуктов его начального расщепления.
10. Вычисляют амилазную активность исследуемой слюны. При этом
исходят из следующего. В пробирке, где жидкость окрашена еще в синий цвет,
должного расщепления крахмала не произошло. Достаточное расщепление
крахмала, очевидно, имеет место в той пробирке, где нет синего оттенка. Пусть,
например, это будет пятая пробирка (в шестой пробирке уже имеется синий
оттенок). В пятой пробирке, не разведенной слюны было 1/320 мл, т.е. мы можем
написать:
1
мл слюны -
2 мл 0,1% раствора крахмала
320
1 мл слюны
-
х мл 0,1% раствора крахмала
х
2 1
1
640 мл.
320
Следовательно, 1 мл неразбавленной слюны расщепляет за 30 минут при
38 С 640 мл 0,1% раствора крахмала. Это принято изображать следующим
38о
образом: α /
30
640 единицам (для данного случая).
28
Таблица 4
№ пробирки
Отношение
Время
Окрашивание Амилокласическая
Разведение
течения
с иодом
сила слюны
слюны
реакции
1
1:20
2
1:40
3
1:80
4
1:160
5
1:320
6
1:640
7
1:1280
8
1:2560
9
1:5160
10
1:10240
Для выяснения активирующего влияния хлористого натрия и
парализующего влияния сернокислой меди при гидролизе крахмала амилазой
поступают следующим образом.
Производят с одной и той же разведенной слюной три серии определений:
1) по изложенному выше, 2) беря вместо 1 мл дистиллированной воды (п. 5) по 1
мл раствора хлористого натрия и 3) беря вместо 1 мл дистиллированной воды (п.
5) по 1 мл раствора сернокислой меди.
При сравнении результатов всех трех определений обнаруживается разница
в активности амилазы.
ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ.
В живом организме окислительно-восстановительные процессы протекают
с большой скоростью при участии ряда ферментов. Окисление органическим
веществ, образующихся в результате гидролитического распада белков, жиров,
углеводов представляет собой химический процесс.
Окислительные процессы в организме могут протекать разными путями:
путем присоединения кислорода, путем отдачи водорода, путем отнятия
электронов. Все окислительные ферменты делятся на 2 большие группы: оксидазы
и дегидрогеназы.
Оксидазы катализируют реакции окисления органических веществ
кислородом
воздуха.
По
химической
природе
оксидазы
являются
металлопротеидами. В состав простетической группы входит медь или железо.
При окислении или восстановлении металлы простетических групп меняют свою
валентность, отдавая электроны молекулярному кислороду и принимая их снова от
окисляемого вещества. К группе оксидаз относятся полифенол – оксидаза,
аскорбиноксидаза, тирозиназа и цитохромоксидаза.
Дегидрогеназы катализирует перенос водорода с окисляемого вещества на
соответствующий акцептор. Акцептором водорода может быть кислород или
какое-либо вещество, содержащееся в тканях. Дегидрогеназы подразделяют на:
анаэробные и аэробные дегидрогеназы.
29
Анаэробные дегидрогеназы. Коферментом этих дегидрогеназ является
никотинамидадениндинуклеотид (НАД).
Коферментом
других
анаэробных
дегидрогеназ
является
никотинамидадениндинуклеотид фосфат (НАДФ).
Дегидрогеназы, содержащие в качестве активной группы НАД и НАДФ
окисляют самые разнообразные вещества: молочную, яблочную, изолимонную,
глутаминовую кислоты, различные альдегиды и спирты. Они отнимают водород от
ряда органических соединений. В результате происходит окисление данного
соединения, при этом фермент превращается в восстановленную форму, в
дальнейшем передает водород флавиновому ферменту, либо какому-нибудь
другому промежуточному соединению.
Аэробные дегидрогеназы. Передают водород, отнятый от окисляемого
вещества или от восстановленной формы анаэробной дегидрогеназы, кислороду
воздуха или метиленовой сини.
Активной группой аэробных дегидрогеназ является рибофлавин (витамин
В2). Флавиновые дегидрогеназы окрашены в желтый цвет, а восстановленная
форма этих ферментов – лейкофлавины, как и восстановленная форма
метиленовой сини, является бесцветным соединением.
Восстановленные формы флавиновых ферментов могут передавать свой
водород не только кислороду воздуха или метиленовой сини, но и
полифенолксидазной или цитохромоксидазной системе.
Пероксидазами называются ферменты, которые катализируют окисление
некоторых фенолов, полифенолов, аминов перекисью водорода или органическими
перекисями. Органические перекиси возникают при окислении кислородом
воздуха легко окисляющихся веществ (каротиноидов, терпенов, насыщенных
жирных кислот).
Катализа обладает способностью разлагать перекись водорода на
молекулярный кислород и воду. Этот фермент очень чувствителен к нагреванию.
Определение активности катализы используют при определении семенных качеств
зерна, режимов сушки и длительности хранения зерна.
РАБОТА №10
Качественная реакция на каталазу
Каталаза – фермент, разлагающий перекись водорода по уравнению:
2H2O2 → 2H2O + O2
Каталаза широко распространена и содержится в большем или меньшем
количестве во всех тканях и жидкостях организма. Биологическая роль каталазы
заключается в разрушении вредной для организма перекиси водорода, которая
накапливается в тканях при окислительных процессах.
1. В пробирку помешивают 0,3-0,5 расчетной печени, добавляют около 10
мл воды и перемешивают содержимое.
2. Быстро наливают раствор перекиси водорода до верха пробирки и сейчас
же, закрыв пробирку пальцем, опрокидывают ее в стакан с водой, не выливая
30
жидкости. Наблюдают выделение газа (кислорода) в пробирке и вытеснение им
жидкости в стакан.
1. Закрыв пробирку пальцем, осторожно вынимают ее из воды,
переворачивают и быстро вносят в пробирку тлеющую лучинку или тлеющую
пробку на проволочке. Разгорание лучинки (или пробки) указывает на то, что
выделившийся газ является кислородом.
РАБОТА №11
Определение активности дегидрогеназ у дрожжей
5 г прессованных дрожжей растворяют в 100 мл 5% раствора сахарозы, до
получения однородной взвеси. 20 мл взвеси помещают в коническую колбу и
кипятят в течение 5 минут от начала кипения. После охлаждения прокипяченную
взвесь вносят в пробирку, заполняя ее до половины объема. В другую, опытную
пробирку вносят такой же объем не прокипяченной взвеси дрожжей и в обе
пробирки прибавляют по 2 капли метиленовой сини. Затем обе пробирки
этикетируют и ставят в водяную баню при температуре 45 С. Отмечают время и
следят за изменением окраски. Когда в одной из пробирок метиленовая синь
полностью обесцветится, отмечают время окончания опыта. Метиленовая синь
должна обесцвечиваться в опытной пробирке с не прокипяченной взвесью
дрожжей, в то время, как в контрольной пробирке, если время кипячения было
полностью выдержано, окраска должна остаться ярко голубой. В опытной
пробирке метиленовая синь обесцвечивается в результате восстановления
водородом, переносимым дегидрогеназами дрожжей с окисляющегося
фосфоглицеринового альдегида, на любые соединения, способные быть
акцепторами водорода, одним из которых является метиленовая синь.
При встряхивании опытной пробирки ее бесцветное содержимое снова
синеет.
РАБОТА №12
Качественные реакции на дегидрогеназы
Дегидрогеназами называют ферменты, катализирующие окисление
различных веществ путем отнятия от них водорода (дегидрогенирование), откуда и
название этих ферментов.
Окисление веществ под действием дегидрогеназ происходит без участия
кислорода (анаэробное окисление). Дегидрогеназой водород передается другим
веществам, называемым акцепторами водорода, само же окисляемое вещество при
этом отдает водород и является донатором водорода.
Действие дегидрогеназ можно наблюдать на примере дегидрогеназы
молока и сукциндегидрогеназы мышц.
Дегидрогеназа молока способна окислять ряд субстратов. Согласно
современным данным, ее следует рассматривать как ксантиндегидрогеназу, т.е.
фермент, окисляющий ксантин в мочевую кислоту. Дегидрогеназа молока
относительно устойчива к действию температуры, ее действие поэтому лучше
наблюдать при температуре около 70 С. Если в качестве субстрата окисления
(донатора водорода) взять формальдегид, а в качестве акцептора водорода –
31
метиленовую синь и оба эти вещества прибавить к молоку, то под действием
дегидрогеназы молока происходит окисление муравьиного альдегида путем
отнятия водорода, который присоединяется к метиленовой сини, восстанавливая
этот краситель в бесцветное соединение (лейкооснование). В виде схемы
происходящие при этом реакции можно изобразить следующим образом:
H
H
H C OH
+ H2O
H C
OH
O
Гидратная форма
формальдегида
O
H
H
C
OH + Mc
OH
Метиленовая
синь
H
+ McH2
C
OH
Муравьиная
кислота
Бесцветный продукт
восстановления
метиленовой сини
Сукциндегидрогеназа дегидрирует яетарную кислоту, окисляя ее в
фумаровую. Поэтому в присутствии сукциндегидрогеназы, янтарной кислоты и
метиленовой сини происходит восстановлене (обесцвечивание ) метиленовой
сини.
H2C COOH
HOOC CH
+ Mc
+
Mc
H2C COOH
HC COOH
Янтарная
кислота
Метиленовая
синь
Фумароловая
кислота
Продукт восстановления
метиленовой синии
(лейкосоединение)
1. 1.Наливают в 2 пробирки по 4-5 мл молока. Содержимое второй
пробирки кипятят, а потом охлаждают. Добавляют в обе пробирки по 8-10 капель
раствора формальдегиде и по 1-2 капли раствора метиленовой сини, взбалтывают
и ставят в водяную баню при 70 С. Через некоторое время наблюдают
обесцвечивание метиленовой сини в паервой пробирке и отсутствие
обесцвечивания во второй пробирке.
2. После обесцвечивания первую пробирку сильно взбалтывают. Синее
окрашивание появляется вновь вследствие окисления лейкооснования
метиленовой сини за счет передачи его водорода кислороду воздуха:
МсН2 + О2
Мс + Н2О2
Лейкооснование
Метиленовая
метиленовой сини
синь (окисленная форма)
(восстановленная форма)
Если пробирку снова поставить в водяную баню, то метиленовая синь
вновь обесцветится. Эту операцию можно повторять много раз. Метиленовая синь
является при этом переносчиком водорода, и небольшое количество ее может
окислить много формальдегида.
32
2. 1. Помещают в две пробирки по 3-4 мл мышечной кашицы. В первую
пробирку добавляют около 0,5 мл нейтрализованного раствора янтарной кислоты.
2. В обе пробирки добавляют по 2 капли раствора метиленовой сини,
встряхивают и ставят в баню при 37 С. Через некоторое время наблюдают
обесцвечивание метиленовой сини в первой пробирке и отсутствие
обесцвечивания во второй пробирке.
ГЛУТАТИОН
Глутатион широко распространенный в природе, серосодержащий
трипептид, построен из остатков трех аминокислот: гликокола, глютаминовой
кислоты и цистеина. Функциональной группой молекулы глутатиона является
сульфгидриальная группа – SH, поэтому для восстановленного глутатиона принято
сокращенное (Г-SH) обозначение:
COOH
CH
COOH
H2N
NH2
CH
H2C
H2C
CH2
O
C
H
N
SH + HS
H2C
HC
CH
HOOC
CH2
H
N
-2H
O
C
O C
C O
H2
C
CH2
HN
NH
H2
C
COOH
COOH
CH
COOH
NH2
H2N
H2C
-2H
H2C
CH2
O
C
H
N
H2C
S
CH
C O
HOOC
CH
H2
C
NH
S
CH2
HC
CH2
H
N
C
O
O C
HN
H2
C
COOH
Восставленный глутатион может окисляться в дисульфидную форму
мягкими окислителями:
2Н
Г
SH + HS
Г
Г
S
S
Г
(например, йодом, бромом)
Глутатион окисляется молекулярным кислородом в соответствующих
условиях в присутствии катализаторов, а также дегидроаскорбиновой кислотой в
присутствии соответствующего фермента.
33
Для превращения окисленой формы глутатиона в восстановленную
необходимо
действие
сильных
восстановителей
или
фермента
глутатионредуктазы. Благодаря своей способности подвергаться ферментативному
окислению и восстановлению глутатиона служит биологическим переносчиком
водорода.
Протеиназы растений типа папина, как и целый ряд других
протеолитических ферментов растительного происхождения активируются
синильной кислотой и сульфгидрильными соединениями, содержащими – SH
групп, например, аминокислота, цистеин.
Определение глутатиона основано на принципе окисления – SH групп
йонноватокислым калием, но при этом могут окисляться и другие соединения.
РАБОТА №13
Определение глутатиона
Навеска дрожжей в 2 г растирается с кварцевым песком в фарфоровой
ступке и с 5 мл 5% раствора метафосфорной кислоты. Растертая масса переносится
в колбу и при добавлении воды объем доводится до 50 мл. После 5-минутного
настаивания содержимое колбы взбалтывается в течение 2-3 минут и фильтруется
через складчатый фильтр. Для определения глутатиона берется 5 мл фильтрата,
добавляется 1 мл 1,5% раствора йодистого калия и 5 капель 1% раствора
растворимого крахмала и проводится титрование из микробюретки с помощью
0,001 н KJO3.
При расчетах 1 мл этого раствора KJO3 считают эквивалентными 0,307 мг
восстановленного глютатиона. Содержание глютатиона выражают в мг% на
воздушно-сухое вещество испытуемого материала (1 мг%=0,001%).
ЛИПИДЫ И ИХ ОБМЕН
Понятие «липиды» более широкое, чем жиры, и охватывает, помимо
собственно жиров, также и жироподобные вещества, или липоиды: фосфатиды и
стериды.
К липидам обычно относятся также свободные стерины (стеролы) и
некоторые другие соединения.
Общим свойством всех липидов является растворимость в жировых
растворителях: диэтиловом эфире, хлороформе, бензоле, сероуглероде,
петролейном эфире, горячем спирте и др. и нерастворимость в воде.
Липиды широко распространены в живой природе и встречаются
практически в каждой клетке. Многие липиды и их производные представляют
собой биологически активные вещества.
Собственно жиры играют большую роль в питании (коровье масло, сало,
растительные масла и т.п.) благодаря своей высокой калорийности. Кроме того,
отложенные в организме жиры (жировая ткань) являются запасными
питательными веществами, а также предохраняют внутренние органы от
механических повреждений и организм от охлаждения.
34
Липоидами особенно богата нервная ткань, половые железы, сперма, кора
надпочечников.
Важную биологическую роль играют стерины и их производные (половые
гормоны, желчные кислоты и т.п.).
Жиры дают характерное масляное пятно, например, на бумаге. Реакцией на
присутствие жира может служить так называемая акролеиновая проба.
Акролеиновой пробой открывается в жирах глицериновый остаток, который при
нагревании жира частично переходит в свободный глицерин. Глицерин далее
теряет воду и образует ненасыщенный альдегид – акпролеин, легко
обнаруживаемый по специфическому раздражающему запаху.
O
H2C OH
HC
HC
H2C
OH
HC
OH
H2C
Глицерин
OH
+
H2O
OH
Акролеин
Акролеин может образоваться при пережаривании пищи и от его
присутствия в значительной мере зависит резкий, удушливый запах кухонного
чада. Акролеиновую пробу производят, нагревая жир в присутствии бисульфита
калия или натрия (в качестве водоотнимающего средства).
Липиды, не содержащие глицерина (воск, жирные кислоты, стерины и т.п.),
акролеиновой реакции не дают.
РАСТВОРЕНИЕ И ЭМУЛЬГИРОВАНИЕ ЖИРОВ
Жиры и другие липиды нерастворимы в воде, но растворяются во многих
органических жидкостях. С водой жир может образовать эмульсию, т.е.
дисперсную систему из двух несмешивающихся жидкостей. Эмульсия, однако,
неустойчива и при стоянии жир вновь всплывает на поверхность, образуя два слоя
– жировой и водный. Если же к смеси добавить немного белка или щелочи, мыла,
щелочно реагирующих солей (соды), желчи или некоторых других веществ, то при
взбалтывании эмульсия станет устойчивой. Стойкость эмульсии зависит от того,
что эти вещества понижают поверхностное натяжение между поверхностными
слоями жировых шариков и раствором белка или мыла, получающегося при
взаимодействии жира со щелочами. Понижение поверхностного натяжения
препятствует слипанию жировых капель и благодаря этому удерживает эмульсию
в стойком состоянии. Примером такой эмульсии может служить молоко. Желчь в
особенности обладает свойством эмульгировать жиры, так как содержит соли
желчных кислот, сильно понижающие поверхностное натяжение. Это свойство
желчи имеет большое значение для переваривания жиров в организме, так как во
много раз увеличивает поверхность соприкосновения жира с липазой
поджелудочной железы.
35
РАБОТА №14
Переваривание жиров
Переваривание (гидролиз) жиров у человека начинается хотя и в
незначительной степени, в желудке. Главным местом переваривания жиров
является двенадцатиперстная кишка. Липаза панкреатического сока выделяется
поджелудочной железой частично в неактивном состоянии, неактивная липаза под
действием желчи переходит в активную. В кишечном соке также содержится
липаза.
В результате действия липаз жиры подвергаются гидролизу, расщепляясь
при этом на глицерин и жирные кислоты.
Так, например, гидролиз триглицерида – пальмитоолеостеарина –
протекает по следующему уравнению:
O
H2C
O
HC
O
H2C
H2C
HC
H2C
O C
(CH2)14 CH3
H
(CH2)7 C C (CH2)7 CH3
H
(CH2)16 CH3
O
Пальмитоолеостеарин
O
C
C
+ 3 H2O
OH
OH + H3C
OH
(CH2)14
C
Пальмитиновая O
кислота
OH +HO C
(CH2)16 CH3 +
O Стеалиновая
кислота
Глицерин
O
+ HO
C
H
(CH2)7 C C (CH2)7 CH3
H
Олеиновая кислота
Ги
дролиз жиров удобнее всего наблюдать при помощи липазы панкреатического
сока. В качестве субстрата лучше всего взять молоко, жир которого, находясь в
эмульгированном состоянии, быстро расщепляется на глицерин и жирные
кислоты. Последние можно оттитровать щелочь.
1. Очищают поджелудочную железу от жира и измельчают ее
ножницами.
1. Около 5 г измельченной поджелудочной железы помещают в ступу и
тщательно растирают с 10-15 мл воды в течение 4-5 минут.
2. полученную смесь отфильтровывают в пробирку через 2-3 слоя марли.
3. В 2 колбы (№ 1 и 2) отмеривают цилиндром по 50 мл молока и
добавляют в каждую колбу по 2 мл отфильтрованной вытяжки липазы. В колбу
№ 1 добавляют, кроме того, 5-6 капель желчи (для активирования липазы).
36
4. Быстро перемешивают содержимое каждой колбы. Сейчас же
отбирают по 10 мл жидкости и переносят их в две другие колбы (для титрования).
5. Первые две колбы (№ 1 и 2) помещают в водяную баню при 37 С.
6. В колбы для титрования прибавляют по 10 мл дистиллированной воды
и по 2-3 капли раствора фенолфталеина.
7. Оттитровывают содержимое каждой колбы 0,1 н щелочью до слабо
розового окрашивания при непрерывном и тщательном помешивании. По
окончании титрования записывают результаты, содержимое выливают, и колбы
тщательно моют.
8. Еще 3-4 раза каждые 15 минут берут из колбы № 1 и 2 пробы по 10 мл
и оттитровывают их с водой и фенолфталеином, как описано выше.
9. Сравнивают объем 0,1 н щелочи, пошедшие на титрование каждой
пробы из колб. № 1 и 2, и, откладывая их по времени, вычеркивают кривые
расщепления жира.
Так как гидролиз идет постепенно, количество освобождающихся жирных
кислот нарастает во времени (рис. 1).
Как видно из приведенного примера (рис. 1), желчь (собственно соли
желчных кислот) имеет большое значение для переваривания даже такого сильно
эмульсированного жира, как жир молока. Роль желчи для переваривания других
жиров еще важнее, так как, помимо активации липазы, желчь переводит жиры в
эмульгированное состояние (а также способствует всасыванию жирных кислот).
При недостаточном поступлении желчи в кишечник жиры переходят в кал почти
неизменными. Так, например, при закупорке желчного протока в кале
обнаруживается много не усвоенного жира.
мл 0,1н
NaOH
1.
4,0_
2.
1 - Липаза, активированная
желчью.
2 - Липаза без желчи.
3,0-
2,00
1,5
30
45
Время в минутах
Рисунок 6 Кривые расщепления жира
37
РАСТИТЕЛЬНЫЕ ЖИРЫ – МАСЛА
Масла в растениях накапливаются, как запасные вещества, главным
образом, в семенах и реже в плодах (маслины, пальмы), в незначительных
количествах они содержатся в корневищах, в коре деревьев и листьев.
Масличные культуры характеризуются накоплением большого количества
масла (до 70%), в качестве запасного вещества семян. В семенах злаков
содержание жира достигает 2-4%. образование и накопление масла в семенах
масличных культур зависит от питания растений, наибольшее значение имеет
нормальное увлажнение почвы и обеспеченность растений солями фосфорной
кислоты.
Масла представляют собой смеси сложных жирных кислот и глицерина.
Кроме того, они содержат фосфатиды.
Качество масла характеризуется рядом физических и химических
показателей (коэффициент преломления, кислотное число, йодное число, эфирное
число, число омыления). Но самым существенным показателем качества масла
является содержание в нем отдельных жирных кислот, главным образом,
ненасыщенных-олеиновой, линолевой и линоленовой. Ненасыщенные жирные
кислоты определяют пищевую ценность мала, т.к. они необходимы для
нормального обмена веществ в животном и человеческом организме.
Ненасыщенные жирные кислоты легко окисляются, присоединяя кислород
по двойным связям. При этом образуются перекиси и гидроперекиси, которые, в
свою очередь, являются сильными окислителями других жирных кислот. Именно,
вследствие окисления жира происходит его прогоркание.
Расщепление растительного жира с образованием глицерина и свободных
жирных кислот происходит так же под действием фермента липазы.
O
H2C
HC
H2C
O
O
O
C
C
O C
R1
2
H2C
липаза
R + 3 H2O
R3
OH
HC
H2C
OH
OH
O
+ C
HO
O
1
O
2
R + C
R + C
HO
HO
R3
O
Липаза содержится в семенах растений, особенно много ее в семенах
клещевины. Липаза клещевины не растворяется в воде и проявляет свое действие в
слабо кислой среде при рН 5, 0-4, 8.
Липаза злаков отличается от липазы клещевины тем, что проявляется свое
действие при рН 8,0 и растворяется в воде.
РАБОТА №15
Определение активности липазы клещевины
Семена клещевины, очищенные от оболочек, подвергают предварительной
обработке эфиром с целью удаления жира. 0,2 г семян клещевины переносят в
38
фарфоровую ступку, тщательно растирают и смешивают с 3 мл нейтрального
масла, добавляют 2 мл буферной смеси с рН–4,7 и оставляют на 30 минут для
гидролиза.
После этого содержимое переносят в маленькую колбу или стакан смывают
ступку 30 мл спирта 96%, добавляют 15 мл эфира и оттитровывают отщепившиеся
жирные кислоты 0,1 н раствором едкого калия с фенолфталеином.
Контрольный опыт проводят без предварительного настаивания. Разница в
количестве израсходованного 0,1 н раствора щелочи и показывает активность
липазы.
ВИТАМИНЫ
Витаминами
называются
органические
вещества
разнообразной
химической природы, которые необходимы в малых дозах для нормального
обмена веществ и жизнедеятельности животного и человеческого организма.
Витамины образуются, главным образом, в растениях. Животные и
человек, получают их с пищей в готовом виде или в виде провитаминов, из
которых затем образуются витамины. Витамины необходимы также для
нормального роста и развития растений и микроорганизмов.
Витамины разделяются на водорастворимые и жирорастворимые.
Водорастворимые витаминов в пищевых продуктах может быть обнаружено по
ряду качественных реакций.
РАБОТА №16
Витамин D (Кальциферол)
Отсутствие в пище кальциферола вызывает у детей рахит, а у взрослых
остеопороз (хрупкость костей) и остеомаляцию (размягчение костей). Это
происходит вследствие уменьшения содержания в костной ткани кальция и
фосфора.
Кальциферол относится к группе стеролов, растворяется только в
липоидных растворителях. Устойчив при нагревании только без доступа воздуха, в
противном случае разрушается.
АНИЛИНОВАЯ РЕАКЦИЯ НА КАЛЬЦИФЕРОЛ
При нагревании рыбьего жира, содержащего кальциферол, со смесью
анилина и концентрированной соляной кислоты, раствор приобретает красную
окраску.
Проведение реакции: В сухую пробирку вносят 1 каплю рыбьего жира и 5 капель
хлороформа, смешивают и добавляют 1 каплю анилинового реактива (15 капель
анилина и 1 каплю концентрированной соляной кислоты). При нагревании желтая
эмульсия принимает красную окраску.
РАБОТА №17
Витамин А (Ретинол)
При отсутствии ретинола в пище у взрослых наблюдается потеря зрения в
сумерках, у детей поражается роговая оболочка глаза и главным образом
понижается сопротивляемость организма инфекционным заболеваниям.
39
Ретинол является производным каротина и представляет собой светложелтое и вязкое масло, может быть выделен в виде кристаллов желтого цвета.
Наиболее важным источником витамина А в нашей пище является листовая
зелень.
Ретинол не растворяется в воде и хорошо растворяется в жирах и
липоидных растворителях. Легко разрушается при окислении и при
восстановлении, особенно при нагревании.
РЕАКЦИЯ НА РЕТИНОЛ КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ СЕРНОЙ
КИСЛОТОЙ
Хлороформный раствор рыбьего жира при добавлении серной кислоты
приобретает красное окрашивание.
Проведение реакции: В пробирку вносят 1 каплю рыбьего жира и 5 капель
хлороформа, перемешивают и добавляют 1 каплю концентрированной серной
кислоты. Жидкость окрашивается в красный цвет.
РАБОТА №18
Определение аскорбиновой кислоты
Витамин «С» - аскорбиновая кислота является антицинготным или
антискорбутным витамином. Витамин «С» содержится в хлорофиллоносных
частях растений, ягодах, плодах, клубнях.
Аскорбиновая кислота легко окисляется при действии ферментов:
аскорбиноксидазы, пероксидазы, полифенолксидазы.
Метод определения аскорбиновой кислоты по Тильмансу основан на ее
восстановливающих
свойствах.
При
титровании
раствором
дихлорфенолиндофенола происходит окисление аскорбиновой кислоты в
дегидроаскорбиновую кислоту. Конец реакции можно установить по изменению
окраски: восстановленная форма дихлорфенолиндофенола приобретает розовую
окраску:
O
OH
O
1
4
5
6
CH CH CH2OH
C
2
3
C
C
HO
-H2
+H2
OH
O
OH
O
1
4
5
C
2
3
C
C
O
O
дегидро-L-аскорбиновая
кислота
L-аскорбиновая
кислота
Другое написание этой реакции:
40
6
CH CH CH2OH
O
O
HC
HC
C
OH
C
OH
-H2
O
+H2
C
O
C
O
O
H2C
H2C
CH
OH
CH
H2C
OH
H2C
L-аскорбиновая кислота
OH
OH
дегидро-L-аскорбиновая кислота
O
HC
O
C
OH
C
OH
O
+3H2O (окислитель) C
-H2
C
CH
H2C
щавелевая
кислота
OH
C
OH
+
O
HC
OH
H2C
O
HC
OH
OH
OH
CH2OH
L-треониновая
кислота
OH
L-аскорбиновая кислота
Определение аскорбиновой кислоты: 10 г испытуемого материала
растирают в ступке с битым стеклом для того, чтобы лучше разрушить
растительную ткань.
Смесь переносят в колбу и добавлением воды доводят объем до 100 мл.
Экстрагирование длится 15-30 мин., затем фильтруют через складчатый фильтр.
Для исследования берут 2 мл 10% вытяжки, добавляют 4 мл 2% раствора
соляной кислоты, 4 мл воды и титруют дихлорфенолиндфенолом до появления
розового
окрашивания.
Темно-синяя
окраска
(окисленная
форма)
дихлорфенолиндофенола переходит к бесцветной (восстановленной форме):
розовое окрашивание обусловлено избытком индикатора в кислой среде.
По количеству израсходованного дихлорфенолиндофенола учитывают
содержание аскорбиновой кислоты (1 мл дихлорфенолиндофенола эквивалентен
0,88 мг витамина «С»).
41
Литература
Основная литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Щербаков В.Г. Биохимия / В.Г. Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова,
А.Д. Минакова – СПб.: ГИОРД, 2009. – 472 с.
Проскурина И.К. Биохимия / И.К. Проскурина.– М.: Academia, 2012.- 336 с.
Дополнительная литература
Комов В.П. Биохимия: уч. для вузов / Комов В.П., В.Н. Шведова. 3 изд. – М.:
ДРОФА, 2008. – 640 с.
Дмитриев А.Д. Биохимия: учебное пособие/ А.Д. Дмитриев, Е.Д. Амбросьева. –
М.: Дашков и Ко, 2009. – 168 с.
Гидранович В.И. Биохимия: учебное пособие/ В.И. Гидранович, А.В.
Гидранович. – Минск, 2012. – 528 с.
Ковалевская Н.И. Биологическая химия: учебное пособие/ под ред. Н.И.
Ковалевской-2-е изд., перераб. и доп. – М.:Академия, 2008 -256 с.
Ершов Ю.А. Общая биохимия и спорт: учебное пособие/ Ю.А. Ершов – М.:издво МГУ, 2010. - 368 с.
Плакунов В.К. Основы динамической биохимии: учебное пособие/ Плакунов
В.К., Николаев В.А.. – М.: Логос, 2010. – 216 с.
Нельсон Д. Основы биохимии Ленинджера. В 3 т./ Д. Нельсон, М.Кокс. – М.:
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 694 с.
Васюкова А.Т. Технология продукции общественного питания. 2 изд./ А.Т.
Васюкова, А.С. Ратушный – Издательский дом «Дашков и К», 2009.
Казаков Е.Д. Биохимия зерна и хлебопродуктов. Учебник для Вузов/ Е.Д.
Казаков, Г.П. Карпиленко. Санкт-Петербург. – СПб.: ГИОРД, 2005. – 508 с.
Кольман Я.Я. Наглядная биохимия / Перевод с нем. Л.В. Козлова, Е.С. Левиной,
П.Д. Решетова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 469 с.
Коничев А.С. Биохимия: задачи и упражнения/ А.С. Коничев и д.р. – М.:
Колосс, 2007. – 140с.
Кретович В.Л. Биохимия растений/ В.Л. Кретович – М.: Высшая школа, 1986.
– 503 с.
Биологическая химия: учебник/ под ред. С.И. Северина. – М.: ГЭОТАРМедиа, 2012. – 624 с.
Неверова О.А. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного
происхождения/ О.А. Неверова, Г.А. Гореликова, В.М. Позняковский.
Сибирское Университетское издательство Новосибирск, 2007. – 403с.
Рогожин В.В. Биохимия молока и молочных продуктов: Учебное пособие для
вузов. – СПб.: ГИОРД, 2006. –320с.
Рогожин В.В. Биохимия мышц и мяса: Учебное пособие для вузов. – СПб.:
ГИОРД, 2006. – 240с.
42
Грузинов Евгений Владимирович
Евтушенко Анатолий Михайлович
Крашенинникова Ирина Геннадьевна
Якунина Елена Сергеевна
Биохимия
Лабораторный практикум
Подписано к печати:
Тираж:
Заказ №
43
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ
И УПРАВЛЕНИЯ имени К.Г.Разумовского
Институт «Технологический менеджмент»
Кафедра «Технология продуктов питания и экспертиза товаров»
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор института
«Технологический менеджмент»
_______
____
«___» ________________2012
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ ДИСЦИПЛИНЫ
БИОХИМИЯ
Направление подготовки: 260100 «Технология продуктов питания»
Форма обучения:
очная полная (3 курс),
заочная полная (3 курс)
заочная сокращенная (3 курс)
Москва-2012
УДК 577.1
Обсуждено и одобрено на заседании кафедры «Технология продуктов
питания и экспертиза товаров» Московского государственного университета технологий и управления (протокол №1 от 03.09.2012г.).
Грузинов Е.В., Евтушенко А.М., Крашенинникова И.Г., Якунина Е.С.
Биохимия: учебно-методическое пособие по самостоятельной работе. –
М.: МГУТУ, 2012. – 68 с.
Составители:
Грузинов Е.В. - профессор кафедры «Технология продуктов питания
и экспертиза товаров», д.х.н.
Евтушенко А.М. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и экспертиза товаров», д.х.н.
Крашенинникова И.Г. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и экспертиза товаров», д.т.н.
Якунина Е.С. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и экспертиза товаров», к.х.н.
Рецензенты:
Журавко Е.В. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», д.т.н.
Учебно-методическое пособие по самостоятельной работе для бакалавров по направлению подготовки 260100 – «Технология продуктов питания» включает темы, планы программы курса, рекомендации по индивидуальной самостоятельной работе, изучению и освоению тем лекций, а также
рекомендуемую литературу и вопросы для самоконтроля. Предназначено
для студентов всех форм обучения.
©Московский
государственный
технологий и управления, 2012.
109004, Москва, Земляной вал, 73
© Грузинов Е.В., Евтушенко А.М.,
Крашенинникова И.Г., Якунина Е.С.
2
университет
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение ....................................................................................................................... 4
Рабочая программа дисциплины ............................................................................... 6
1. Введение ................................................................................................................... 9
Вопросы для самоконтроля....................................................................................... 22
2. Белковые вещества ................................................................................................ 22
Вопросы для самоконтроля ...................................................................................... 34
3. Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты .................................................................. 35
Вопросы для самоконтроля ...................................................................................... 37
4. Ферменты ............................................................................................................... 38
Вопросы для самоконтроля ...................................................................................... 42
5. Витамины ............................................................................................................... 42
Вопросы для самоконтроля ...................................................................................... 46
6. Углеводы ................................................................................................................ 46
Вопросы для самоконтроля ...................................................................................... 52
Вопросы для самоконтроля ...................................................................................... 60
9. Обмен азота в растительных организмах .............................................................. 60
Вопросы для самоконтроля ...................................................................................... 66
Основная литература ................................................................................................. 66
Дополнительная литература ..................................................................................... 66
3
Введение
Курс дисциплины «Биохимия» изучается бакалаврами МГУТУ в соответствии с учебной программой. Курс биологической химии является необходимой теоретической дисциплиной в подготовке баакалавра пищевой промышленности. Необходимость изучения биохимии диктуется огромной ролью,
которую она играет в настоящее время в пищевой промышленности, перерабатывающей растительное и животное сырье. Биохимия изучает особенности химического состава пищевых продуктов и процессы, происходящие при их производстве и хранении. Биохимия базируется на знаниях физики, неорганической, аналитической, органической, физической и коллоидной химий. Она завершает цикл химических дисциплин и служит основой для изучения специальных курсов по пищевой технологии
Изучение дисциплины строится на основе сочетания различных форм
учебного процесса: лекций, лабораторных занятий, а также самостоятельной
работы. Студентам заочной формы обучения большая часть учебного курса
предполагается для самостоятельного изучения. В таблице 1 приведены организационно-методические данные по изучению дисциплины.
Таблица 1 – Организационно-методические данные по изучению дисциплины
Курс и форма обучения
Объем в часах
Количество
Всего Лекции Лаборат. СРИЗ Контр. Экзамен
раб.
раб.
3 курс, очн.
150
20
44
86
1
3 курс, заочн. пфо
150
2
16
132
2
1
3 курс, заочн. сфо
150
2
12
136
1
1
Во время лабораторно-экзаменационных сессий студенты слушают лекции и отрабатывают лабораторные занятия. Итогом изучения дисциплины является сдача экзамена.
Самостоятельная работа над курсом дисциплины должна быть систематической в течение всего учебного времени по заранее составленному студентом плану. Перед составлением плана студенту следует ознакомиться с рабочей
программой. Планирование самостоятельной работы способствует лучшему усвоению материала и своевременному выполнению учебного графика.
В данных методических указаниях приводятся темы, планы программы
курса, рекомендации по индивидуальной самостоятельной работе, изучению и
освоению тем лекций, а также рекомендуемая литература. В целях закрепления
знаний студентов в методических указаниях приведены вопросы для самоконтроля.
В таблице 2 приведены данные по самостоятельной работе бакалавра.
4
Таблица 2 – Самостоятельная работа индивидуальных занятий (СРИЗ)
№
п/п
Наименование самостоятельной работы студента
Выполнение работы
в часах
офо зпфо зсфо
1. Предмет и задачи курса. Основные этапы развития биохимии. Рос2
2
2
сийские ученые-биохимики, их вклад в развитие биохимии. Значение
биохимии для пищевой промышленности.
2. Белки и белковые вещества. Аминокислоты-мономеры белковой
6
10
10
молекулы. Классификация. Свойства. Биологические реакции глутатион. Теория строения белковых молекул. Изоэлектрическая
точка белков. Денатурация белков. Значение денатурации белков в пищевой технологии. Классификация белков.
3. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК. Биологическая роль. Нуклео6
10
10
тиды. Нуклеозиды.
4. Ферменты. История развития учения о ферментах. Химическая
6
10
12
природа ферментов. Связь ферментов с витаминами. Свойства
ферментов. Классификация ферментов. Коферменты. Строение.
Характеристика отдельных ферментов.
5. Витамины. Классификация. Биологическая роль. Содержание в
6
8
8
пищевых продуктах.
6. Углеводы и их ферментативные превращения. Классификация.
6
8
8
Свойства. Значение в пищевой промышленности.
7. Брожение и дыхание.
6
6
8
8. Липиды. Обмен липидов в организме. Классификация. Простые и
6
8
8
сложные липиды. Биологическая роль. Значение в пищевой промышленности. Гидролиз жиров, фосфолипидов. Связь обмена углеводов и липидов.
9. Обмен азота в растительных организмах. Прямое аминирование. Пе6
8
10
реаминирование. Аминотрансферазы. Биохимия диссимиляции аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Типы дезаминирования.
10. Биосинтез белков.
8
12
14
11. Взаимосвязь процессов обмена веществ в организме.
6
10
10
12. Роль биохимических процессов при хранении и переработке
6
6
8
пищевого сырья растительного происхождения.
13. Подготовка контрольной работы или коллоквиума.
8
24
18
14. Подготовка к экзамену
8
10
10
ИТОГО:
86 132 136
5
Рабочая программа дисциплины
1.1. Введение
Предмет и задачи курса. Роль структурной организации клетки в явлениях
жизни. Значение обмена веществ (ассимиляция и диссимиляция) в явлениях жизни. Энергетические процессы в организме. Регуляция процессов
обмена веществ в клетке. Развитие биохимии и ее связь с практикой. Общая характеристика веществ, входящих в состав организмов, их роль и
значение. Роль белков, липидов, углеводов, витаминов в обмене веществ и
в питании человека и животных.
1.2. Белковые вещества
Специфическая роль белковых веществ в явлениях жизни. Принципы выделения, очистки и определения белков. Аминокислоты как составные части белков. Свойства протеиногенных аминокислот. Незаменимые аминокислоты. Полипептиды. Глутатион и его значение в обмене веществ. Теория строения белковых молекул. Первичная, вторичная структуры белков. Значение третичной структуры белковой молекулы для проявления
ее биологической активности. Величина и форма белковой молекулы.
Изоэлектрическая точка белков. Денатурация белков. Значение денатурации белков в пищевой технологии. Классификация белков. Альбумины,
глобулины, глютелины. Липопротеиды, хромопротеиды, гликопротеиды,
нуклеопротеиды.
1.3. Нуклеиновые кислоты
Роль нуклеиновых кислот в живом организме. Типы нуклеиновых кислот.
Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеозиды и нуклеотиды. Аденозинтрифосфорная кислота и ее роль в обмене веществ. Полинуклеотиды.
Структура рибонуклеиновых кислот. Принципы парности азотистых оснований и особенности строения двухтяжевой структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты. Роль ДНК как носителя наследственной информации в
клетке.
1.4. Ферменты
Понятие о ферментах как белковых веществах, обладающих каталитическими функциями. Основные положения теории ферментативного катализа. Образование промежуточного комплекса "фермент - субстрат".
Понятие об активном центре фермента.
Кинетика ферментативного катализа. Обратимость действия ферментов.
Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Коферменты. Химическая природа коферментов. Влияние физических и химических факторов на активность ферментов.
Действие температуры и концентрации водородных ионов. Специфические активаторы и ингибиторы ферментативного процесса. Механизмы
6
ингибирования ферментов. Классификация ферментов. Оксидоредуктазы. Трансферазы. Гидролазы. Распространение в природе и значение их в
пищевой технологии. Лиазы, изомерезы и лигазы. Отдельные представители этих классов.
1.5. Витамины
Роль витаминов в питании человека и животных. Открытие витаминов Н.И.
Луниным. Витамины как составные части ферментов. Жирорастворимые
витамины. Витамин А. Каротиноиды и их значение как провитаминов
А. Витамины Д. Витамины Е. Водорастворимые витамины. Витамин B1.
Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамин В 2 и PP. Участие
витаминов В2 и РР в построении коферментов аэробных и анаэробных
дегидрогеназ. Витамин Be и его каталитические функции. Пантотеновая кислота и структура кофермента А. Витамин В12. Другие витамины комплекса В. Антицинговый витамин С. Прочие известные в настоящее время витамины.
1.6. Углеводы и их ферментативные превращения
Классификация углеводов. Наиболее широко распространенные в природе
гексозы и пентозы и их свойства. Взаимопревращения моносахаридов.
Фосфорные эфиры Сахаров и роль фосфорной кислоты в процессах
превращения углеводов в организме. Ферменты, катализирующие
взаимопревращения Сахаров и образование фосфорных эфиров. Продукты
окисления и восстановления моносахаридов. Гликозиды и дубильные вещества, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности. Дисахариды и трисахариды. Ферменты, гидролизующие
олигосахариды. Крахмал и гликоген. Амилазы. Распространение в природе и характеристика отдельных амилаз. Роль амилаз в пищевой промышленности, взаимопревращения крахмала и сахарозы в растениях.
Биосинтез крахмала. Клетчатка и гемицелллоза, их свойства и ферментативный гидролиз. Пектиновые вещества, их свойства, ферментативные
превращения и роль в пищевой промышленности.
1.7. Брожение и дыхание
Общая характеристика процессов диссимиляции. Анаэробная и аэробная
диссимиляция углеводов. Взаимосвязь процессов брожения и дыхания.
Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение. Работы Л. Пастера.
Основные и побочные продукты брожения. Химизм анаэробной диссимиляции углеводов. Важнейшие промежуточные продукты анаэробной диссимиляции. Химизм аэробной диссимиляции углеводов. Механизм
окисления пировиноградной кислоты. Цикл дикарбоновых и трикарбоновых кислот. Окислительное фосфорилирование и синтез АТФ. Энергетический баланс процессов брожения и дыхания. Локализация окислительных процессов в клетке. Митохондрии и их роль как биоэнергетиче7
ских машин. Растительное сырье и микробиологические процессы как источник пищевых органических кислот.
1.8. Липиды. Обмен липидов в организме
Классификация липидов. Жиры и их свойства. Ферментативный гидролиз
жиров. Липазы, распространение в природе и характеристика. Липоксигнеза, еѐ свойства, механизм действия, роль в пищевой промышленности. Бетаокисление жирных кислот. Коэнзим А и его роль в процессах обмена.
Ацетилкофермент А. Превращение жиров при созревании и прорастании
семян и плодов. Фосфолипиды. Лецитины и кефалины. Ферментативные
превращения фосфолипидов. Значение фосфолипидов в пищевой промышленности. Воска и стероиды. Стероиды как провитамины Д.
1.9. Обмен азота в растительных организмах
Кетокислоты как предшественники аминокислот. Прямое аминирование. Переаминирование. Аминотрансферазы. Вторичное образование аминокислот
при гидролизе белков. Протеолитические ферменты - пептидогидролазы, общая характеристика и распространение в природе. Отдельные представители. Протеиназы растительного и животного происхождения. Активирование протеиназ типа папаина сульфгидрильными соединениями. Использование протеолитических ферментов в промышленности. Биохимия диссимиляции аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Типы дезаминирования.
Роль аспарагина и глютамина в обмене азота у растений.
1.10. Биосинтез белков
Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белков. Информационная РНК как посредник в передаче информации от ДНК к рибосоме. Активирование аминокислот. Транспортные РНК и их роль в процессе биосинтеза белка. Рибосомы. Структура и функции рибосом. Механизм считывания информации в
рибосомах. Полисомы.
1.11. Взаимосвязь процессов обмена веществ в организме
Единство обмена веществ. Связь процессов ассимиляции и диссимиляции.
Энергетика обмена веществ. Взаимосвязь между обменом белков, углеводов
и липидов. Стимуляторы роста растений и микроорганизмов.
1.12. Роль биохимических процессов при хранении и переработке
пищевого сырья растительного происхождения
Биохимические превращения, совершающиеся при отложении запасных веществ в растениях. Биохимические процессы, происходящие при хранении
пищевого сырья растительного происхождения. Роль ферментативных
процессов в технологии переработки растительного сырья. Применение
ферментных препаратов в пищевой промышленности. Ферментативное
разрушение витаминов при переработке пищевого сырья растительного происхождения и методы его торможения.
8
1. Введение
Биологическая химия - это химия жизни, химия живой материи. Биохимия изучает химический состав живой материи и химические процессы, происходящие в живых организмах, совокупность которых составляет обмен веществ.
В начале изучения курса студент должен познакомиться с историей развития биохимии как науки. Особое внимание следует обратить на
работы российских ученых, которые внесли большой вклад в развитие отечественной биохимии.
Биохимия — наука о химическом строении и функциях веществ, входящих в состав живой материи, и их превращениях в процессах жизнедеятельности. Совокупность этих превращений в постоянной взаимосвязи с окружающей средой обеспечивает функционирование живых организмов в условиях сбалансированности процессов синтеза и распада веществ
в клетках и тканях. Главной задачей биохимии является идентификация основных закономерностей биохимических процессов, выяснение взаимосвязи
между структурой и функциями биомолекул, участвующих в реакциях клеточного метаболизма. Биохимия изучает химию живой природы в широком диапазоне: от человека и позвоночных до бактерий и вирусов.
Выделяют ряд разделов биохимии и по объектам исследования, например, медицинская биохимия, фармацевтическая биохимия, биохимическая
экология, биохимическая фармакология и др. Традиционно разделение
биохимии на структурную, динамическую и функциональную биохимию. Задача статической биохимии — изучение химического состава и
свойств веществ живых организмов. Динамическая изучает обмен веществ и энергии. Функциональная связана с изучением взаимосвязи между химическими превращениями веществ в организме и их биологическими функциями.
Фундаментальная биохимия является основой для многих наук биологического профиля, таких, как генетика, физиология, иммунология, микробиология.
Как самостоятельная наука биохимия сформировалась на рубеже XIX—
XX вв. До середины XIX в. биохимия существовала как раздел физиологии
и называлась физиологическая химия. Однако накопление фактического
материала в области строения биологических структур, а также идентификация простейших метаболических процессов сыграли значительную роль
в становлении биохимии как самостоятельной науки.
Химическое единство разнообразных живых организмов.
Что отличает все живые организмы от всех неживых объектов?
Во-первых, в структурном плане они сложнее, и более высоко организованы. Они имеют более сложную внутреннюю структуру и содержат множество типов сложнейших молекул.
9
Во-вторых, живые организмы экстрагируют, трансформируют и
используют энергию окружения, обычно в форме химических продуктов
питания, или энергии излучения Солнца. Эта энергия позволяет живым
организмам строить и устанавливать свои собственные пространственные организации и совершать механическую, химическую, осмотическую
и других видов работу. Неживая природа под воздействием энергии
стремится к более беспорядочному состоянию, стремится прийти к равновесию с окружением. В-третьих, самым характерным атрибутом живых организмов является их способность к точной саморепродукции и
самоорганизации, что является квинтэссенцией живого состояния материи. Одиночная бактериальная клетка, помещенная в стерильную питательную среду, может дать миллиард дочерних клеток за 24 часа. Каждая
из этих клеток содержит тысячи различных сложнейших молекул, однако каждая бактерия является точной копией оригинальной и сконструирована всецело исходя из генетической информации, заложенной в оригинальной клетке.
В неживой природе некоторую аналогию с саморепродукцией
имеет рост кристаллов в насыщенных растворах. Способность кристаллов воспроизводить самих себя позволила всемирно известному физику Эрнсту Шредингеру в своем популярном эссе "Что есть жизнь?"
еще в 1944 г. (задолго до современного понимания молекулярной генетики) описать довольно точно некоторые свойства дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) - материала генов.
Каждый компонент живого организма имеет специфические
функции. Это справедливо не только для макроскопических систем, таких как листья растения, легкие животного, но также для макроскопических внутриклеточных структур, таких как ядра и хлоропласты. Даже
индивидуальные химические соединения в клетке имеют специфические функции. Взаимодействие среди химических компонентов живого
организма есть динамическое, изменения в одном компоненте вызывают
скоординированные изменения в другом, в результате целый объединенный ансамбль демонстрирует помимо всего характер каждого индивидуального составляющего. Коллекция молекул выполняет программу, конечным результатом которой является программа репродукции и самосохранения этой коллекции молекул.
Молекулы живых организмов подчиняются всем известным законам химии, но они взаимодействуют друг с другом в соответствии с набором принципов, которые в совокупности называют молекулярной логикой жизни. Эти принципы не включают новые или еще не открытые
физические законы или силы. Они представляют набор взаимосвязей,
характеризующих природу, функции и взаимодействия биологических
молекул. Основная цель науки биохимии определить, как молекулы в
коллекции, составляющие живые организмы, взаимодействуют друг с
другом, чтобы установить и сохранить на века Жизнь. Хотя биохимия
10
решает практические задачи медицины, питания, сельского хозяйства и
промышленности, но в целом она исследует основы Жизни.
Большинство молекулярных составляющих живых систем построены из атомов углерода, соединенных друг с другом и атомами водорода, кислорода и азота посредством химических связей. Специфические
валентные свойства атома углерода приводят к образованию большого
множества молекул. Органические соединения с молекулярной массой
менее чем 500 Дальтон, такие как аминокислоты, нуклеотиды, моносахариды, служат мономерными субъединицами белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов соответственно. Единичная белковая молекула
может включать остатки 1000 и более аминокислот, а молекула ДНК миллионы нуклеотидов.
Каждая клетка бактерии Ешерихия коли (Е. коли) содержит более,
чем 6000 различных типов органических соединений, включая около
3000 различных белков и подобное число различных нуклеиновых кислот. В человеческом организме присутствуют многие десятки тысяч
различных типов белков, также
большое множество сахаридов и полисахаридов, лштдов и многих других низкомолекулярных веществ. Выделить, очистить и охарактеризовать все эти вещества - поистине гигантская задача.
Установлен факт, что каждый класс биологических макромолекул
(белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды) состоит из небольшого набора мономерных субъединиц. Эти субъединицы, соединяясь ковалентно
друг с другом, образуют практически безграничное множество последовательностей, подобно тому, как 33 буквы алфавита русского языка
формируют беспредельное число слов, предложений, сочинений, книг.
Дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) сконструированы из 4
типов простых мономерных субъединиц - дезоксирибонуклеотидов, рибонуклеиновые кислоты (РНК) также построены из 4 типов рибонуклеотидов. Белки включают в себя остатки 20 типов аминокислот. Восемь
типов нуклеотидов, из которых построены все нуклеиновые кислоты, и
20 типов аминокислот, из которых построены все белки, идентичны во
всех живых организмах на Земле.
Большинство мономерных субъединиц, из которых сконструированы все макромолекулы, выполняют более чем одну функцию в живых
клетках. Так, нуклеотиды помимо прочего являются переносчиками
энергии, а аминокислоты - предшественниками гормонов, нейротрансмиттеров, пигментов и т.д.
11
МОНОМЕРНЫЕ СУБЪЕДИНИЦЫ.
ЛИНЕЙНЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ.
Число линейных последовательностей равно S=N · L,
где N - число субъединиц,
L - длина линейной последовательности,
S - число линейных последовательностей.
Для белков (L=1000): S - очень большая величина. Дм нуклеиновых
кислот (L -несколько миллионов): S - астрономическая величина. Для
сегмента цели из 8 субъединиц число возможных различных последовательностей (S) равно:
Нуклеиновые кислоты48 = 65536, Белки………..208=2.561010.
Из представленного рассмотрения следуют некоторые принципы
молекулярной логики Жизни:
1. Все живые организмы имеют одни и те же типы мономерных
субъединиц.
2. В основе структуры биологических макромолекул лежат определенные шаблоны.
3. Идентичность каждого организма сохраняется путем
сохранения отличительного набора нуклеиновых кислот и белков.
Получение и потребление энергии в процессе метаболизма
Энергия - это центральная тема в биохимии; клетки и организмы
зависят от снабжения энергии, ее притока, тогда как объекты неживой
природы стремятся в состояние с минимальной энергией. Реакции синтеза в клетке требуют затрат энергии. Хранение и экспрессия генетической
информации также требуют затрат энергии, без которой структуры богатые информацией становятся беспорядочными и малозначимыми. В
клетках реализуются высокоэффективные механизмы поглощения энергии солнечного света, или извлечения химической энергии посредством окисления продуктов питания и т.д.
Организмы никогда не находятся в равновесии с окружающей
средой. Благодаря мембранам молекулы и ионы, находящиеся в жи12
вом организме, различаются по типу и концентрации от тех, которые
находятся в окружении. В процессе роста организма энергия пищи используется для построения сложных молекул и концентрирования ионов в клетках относительно окружения. Когда организм погибает, он
теряет способность получать энергию окисления пищи, без энергии
мертвое тело не может поддерживать концентрационный градиент и ионы покидают его.
А. [К+] рыба > [К+] озеро
Б. [К+] тело = [К +] озеро
[Na+] рыба > [Na+] озеро
[Na+] тело = [Na+] озеро
[Сl-] рыба > [Сl-] озеро
[Сl-] тело = [Сl-] озеро
В. ДНК, РНК, белки, полисахариды и другие - лизис → мономерные субъединицы, НРО42- ,СО2, NH3.
Г. Простейшие вещества служат источником пищи для фитопланктона, который в свою очередь используется в питании более
крупных организмов.
Хотя химический состав организма почти постоянен во времени,
населенность молекул внутри клетки или организма далека от статики.
Молекулы синтезируются и затем разрушаются в процессе непрерывных химических реакций, включая постоянный поток массы и энергии
через систему.
Когда r1 = г2 + г3 + г4 концентрация глюкозы в крови постоянна.
Организмы обмениваются энергией и веществом с их окружением.
В химии реакции, которые идут с уменьшением свободной
энергии называются экзоэргоническими, с увеличением - эндоэргоническими.
Свободная энергия, G
Координата реакции
13
Т.к. величина G(A→С) отрицательна, заключительная реакция является экзоэргонической и идет спонтанно. В биохимических процессах
энергия, выделяемая в результате экзоэргонической химической реакции,
используется в реакции эндоэргонической, эти реакции связаны между
собой, продукт первой реакции является реагентом второй реакции. Живые организмы - это открытые системы, они обмениваются веществом и
энергией с окружением.
Живые организмы используют две стратегии снабжения энергией от окружающей среды:
1) они поглощают химические компоненты, которые служат им
химическим топливом;
2) они используют энергию солнечного света для осуществления экзоэргонических фотохимических реакций, которые в
свою очередь связаны с эндоэргоническими реакциями.
Структура и функции клетки
Клетки - это есть структурные и функциональные единицы всех
живых организмов. Самые мельчайшие организмы представляют собой
единичные клетки, они имеют микроскопические размеры, тогда как
большие организмы являются многоклеточными. Человеческое тело содержит порядка 1014 клеток. Многоклеточные организмы имеют множество разнообразных клеток, которые варьируют по размеру, форме и специфическим функциям. Однако, несмотря на размер и сложность организма каждая из клеток сохраняет некоторую индивидуальность и независимость. Клетки всех видов имеют определенные структурные особенности. Так, плазматическая мембрана отделяет содержимое клетки
от ее окружения. Она построена из молекул липидов и белков, связанных невалентными гидрофобными взаимодействиями в тонкий упругий
легкодеформируемый двойной слой. Мембрана ставит барьер свободному проникновению внутрь клетки неорганических ионов и большинства
других заряженных или полярных веществ. Транспортные белки, встро14
енные в мембрану, позволяют проникать в клетку строго определенным
ионам и молекулам. Иные мембранные белки служат рецепторами, которые передают сигналы извне клетки вовнутрь, или являются ферментами, участвующими в циклах превращений на мембране.
Так как индивидуальные липидные и белковые субъединицы бислойной плазматической мембраны ковалентно не связаны, в целом
структура мембраны является достаточно гибкой, позволяя клетке изменять свои размеры и форму. В процессе роста клетки в мембрану могут встраиваться новые молекулы липидов и белков. При делении клетки
образуются две дочерние, каждая со своей собственной мембраной. Рост
и деление клетки идут без потери целостности мембраны. В процессе
размножения две разделенные мембраны могут сливаться также без
потери целостности.
Внутренний объем клетки, ограниченный мембраной, называется
цитоплазмой, состоящей из водного раствора - цитозоля и различных
нерастворимых суспендированных частиц. Цитозоль - это не просто
разбавленный водный раствор, он имеет сложный состав и гелеобразную консистенцию. В цитозоле растворены многие ферменты и молекулы РПК, которые кодируют их, мономерные субъединицы (аминокислоты и нуклеотиды), из которых эти биополимеры образуются, сотни малых
органических молекул, называемых метаболитами, промежуточные
продукты биосинтеза и биодеградации, коферменты, вещества небольшой молекулярной массы (от 200 до 1000 Дальтон), которые являются
участниками многих фермент-катализируемых реакций, а также неорганические соли.
Среди частиц, суспендированных в цитозоле, есть надмолекулярные комплексы, а в высших организмах - органеллы, окантованные
мембранами, которые являются специализированными машинами метаболизма. Так, рибосомы, представляют собой комплексы свыше 50
типов различных белков и рибонуклеиновых кислот, это малые частицы в
диаметре от 18 до 22 нм. Рибосомы - это ферментативные машины, которые осуществляют синтез белков, они часто ассоциируются в кластеры,
называемые полисомами, которые удерживаются совместно, благодаря
нити информационной РНК. В цитоплазме многих клеток присутствуют
также гранулы, содержащие питательные вещества, такие как крахмал
и жир. Почти все живые клетки имеют или ядро или нуклеоид, в котором хранится и реплицируется геном (комплекс набора генов, составленных из ДНК).
Молекулы ДНК много длиннее, чем собственно клетки, поэтому
они плотно уложены в ядре или нуклеоиде в виде надмолекулярных
комплексов со специфическими белками. Бактериальные нуклеоиды не
отделены от цитоплазмы мембраной, в высших же организмах материал
ядра заключен посредством двойной мембраны в ядерную оболочку.
Клетки с ядерными оболочками называются эукариотами, клетки без
ядерной оболочек - прокариотами. Эукариоты имеют и другие окру15
женные мембранами органеллы в цитоплазме, такие как метахондрии,
лизосомы, эндоплазматический ретикулум, комплексы Голджи, а в
фотосинтезирующих клетках - хлоропласты.
Размеры клеток
Большинство клеток имеют микроскопические размеры. Типичный
диаметр животных и растительных клеток составляет 10-30 микрон, многое бактерии имеют длину от 1 до 2 микрон. Что ограничивает размеры
клеток? Нижний предел связан с минимальным числом каждого типа
биологических молекул, требуемых клетке. Самые мельчайшие клетки
бактерий имеют диаметр 300 нм, их объем составляет 10"14 мл. Одиночная рибосома имеет размер по вытянутой оси около 20 нм, поэтому несколько рибосом составляют существенную долю объема этой клетки. В
клетке этого размера один микромоль раствора содержит всего лишь
6000 молекул. Верхний предел размера клетки связан со скоростью диффузии растворенных молекул в водных системах. Доступность энергообеспечивающих и питательных веществ из окружающей среды также
ограничивается скоростью их диффузии во всей области клетки. Бактериальные клетки, которые производят энергию за счет окислительных
реакций (аэробные клетки) должны получать молекулярный кислород
(0г) из окружающей среды посредством диффузии через плазматические
мембраны. Клетка столь мала, а отношение площади ее поверхности к
объему молекулы столь велико, что каждая часть цитоплазмы легко доступна молекулам 0г, диффундирующим в клетку. Когда размер клетки
увеличивается, отношение поверхность/объем уменьшается до тех пор,
пока кислород начнет потребляться быстрее, чем идет снабжение им в
результате диффузии. Таким образом аэробный метаболизм становится
невозможным, когда клетка достигает определенной величины.
Есть интересные исключения из обобщения, что клетки должны
быть малы. Клетки гигантской морской водоросли Nitella имеют несколько сантиметров в длину. Активное течение цитоплазмы в клетке
гарантирует доставку во все ее части питательных веществ, метаболитов
и генетической информации (РНК). Форма клетки также может скомпенсировать ее большой относительно номинального размер. Многие
крупные клетки грубо являясь сферическими, имеют сильно развитую
извилистую поверхность. Другие большие клетки (например, нейроны)
имеют большое отношение поверхность/объем, поскольку они очень
длинные, тонкие, имеют звездообразную форму и сильно разветвлены.
Клетки в биохимических исследованиях
Многие знания в области биохимии почерпнуты путем изучения
клеток, тканей и организмов, таких доступных как бактерия Ешерихия
коли, дрожжи сахаромицеты, фотосинтезирующие водоросли, листья
шпината, печень крысы и скелетные мышцы позвоночных животных.
Физико-химическое изучение биологических молекул требует как минимум миллиграммовых количеств очищенных веществ, отсюда необхо16
димы гомогенные источники каждого фермента или нуклеиновой кислоты, в которых все клетки генетически и биохимически идентичны. Некоторые животные и растительные клетки пролиферируют (размножаются)
в форме культуры клеток, производя популяции идентичных клеток
(клонирование) в количествах, достаточных для биохимического анализа.
Генетические мутанты, в которых дефект в одиночном гене производит специфический функциональный дефект в клетке или организме,
чрезвычайно полезны в фиксации компонента клетки, который существенен для проявления особой клеточной функции. Так как технически много проще производить и детектировать мутанты в бактериях и
грибах, именно эти организмы (Е, коли, сахаромицеты и другие) стали
фаворитами для биохимиков и генетиков.
Некоторые высокоспециализированные ткани многоклеточных организмов заметно обогащены некоторыми специфическими компонентами, связанными с их функциями. Скелетные мышцы позвоночных животных являются богатым источником актина и миозина, секреторные
клетки поджелудочной железы содержат в высокой концентрации грубый эндоплазматический ретикулум, клетки спермы богаты ДНК и жгутиковыми белками, в печени наблюдается высокая концентрация многих
ферментов, листья шпината содержат большее число хлоропластов.
Эволюция и структура клеток прокариот
Все живущие сейчас на Земле организмы образовались эволюционным путем из древних одноклеточных прокариот. Две существующие в
настоящее время большие группы прокариот эволюционировали из этих
ранних форм - архаибактерии и эубактерии. Эубактерин населяют почву, поверхностные воды и ткани живых и гниющих организмов. Большинство одиночных и хорошо изученных бактерий, включая Е. коли и
цианобактерии (называемых сине-зелеными водорослями) являются эубактериями. Архиабактерии открыты позднее и менее изучены. Они живут в более экстремальном окружении - в солевых рассолах, морской
воде, горячих кислотных источниках, на больших глубинах океана. Многие из организмов, которые жили в анаэробном окружении, стали анаэробными, они погибают в среде кислорода.
Все организмы, включая бактерии, могут быть классифицированы как хемотрофы (получают энергию от химического топлива) или
фототрофы (используют энергию излучения Солнца непосредственно
или через промежуточные источники).
Определенные организмы могут синтезировать некоторые или все
необходимые мономерные субъединицы, промежуточные вещества метаболизма и макромолекулы из очень простых стартовых веществ, таких как СО2 и NH3, они называются аутотрофаии. Другие для своей
жизнедеятельности должны поглощать питательные вещества из окружения, это - гетеротрофы. Есть четыре формы поглощения химических
17
продуктов и энергии и соответственно четыре ГРУППЫ организмов, различающихся этими формами: хемогетеротрофы, хемоаутотрофы,
фотогетеротрофы и фотоаутотрофы.
Органические вещества вначале были синтезированы из таких компонентов ранней земной атмосферы как СО, СО 2, N2 и CН4 под действием вулканического тепла и разряда молний. Примитивные гетеротрофы постепенно достигли способности добывать энергию из определенных веществ их окружения и использовать ее для синтеза все большего
числа предшественников их собственных молекул. Большое значение для
эволюционного развития получили пигменты, способные поглощать видимый свет и использовать световую энергию для восстановления или
фиксации СО2 в более сложные вещества. Природным донором электронов для этих фотосинтезирующих организмов был, вероятно, сероводород (H2S), но в некоторой точке эволюции клетки развили ферментативную способность использовать воду (Н2О) в качестве донора электронов в фотохимических реакциях, производя O2. Цианобактерии есть
18
современные представители этих ранних фотосинтезирующих О2продуцентов.
Современные бактерии заселили почти каждую экологическую
нишу в биосфере, среди них есть виды, способные использовать разнообразные типы органических веществ в качестве источника энергии и
углерода. Почти три четверти всей живой материи на Земле составляют
микроскопические организмы и прежде всего бактерии. Бактерии играют важную роль в биологическом обмене вещества и энергии, Фотосинтезирующие бактерии, как в пресных водоемах, так и морской воде поглощают солнечную энергию и, используя ее, генерируют углеводы и
другие вещества, которые в свою очередь используются как пища для
других форм жизни.
Некоторые бактерии могут извлекать молекулярный азот (N2) из
атмосферы и использовать его для синтеза азотсодержащих соединений,
этот процесс известен как фиксация азота. Животные и многие растения
этого делать не умеют, поэтому бактерии служат стартовой точкой многих питательных цепей в биосфере. Наконец, бактерии участвуют в процессах разложения органических веществ мертвых растений и животных,
возвращая конечные продукты в окружающую среду.
Ешерихия коли
Е. коли - наиболее изученная клетка из класса прокариот. Она
имеет около 2 мкм в длину и чуть менее 1 мкм в диаметре. Она окружена снаружи защитной мембраной, имеет внутреннюю мембрану, которая
отделяет цитоплазму и нуклеоид. Между этими мембранами расположен
тонкий, но достаточно прочный слой из макромолекул пептидогликанов
(полисахариды, поперечносшитые аминокислотами). Плазматическая
мембрана и эти внешние слои образуют клеточную оболочку. Различают Грам-отрицательные и Грам-положительные бактерии. Грамположительные (например, Bacillus subtilis) не имеют внешней защитной
мембраны, снаружи расположена клеточная стенка из пептидогликанов, образующих с фиолетовым красителем окрашиваемые комплексы.
Грам-отрицательные бактерии (к ним относится Е. коли) окрашивания не
дают. Плазматические мембраны эубактерий содержат бшшпидный слой,
пронизанный белками.
Плазматические мембраны содержат белки, способные транспортировать определенные ионы и вещества в клетку и выводить продукты
метаболизма. Кроме того в плазматические мембраны мнопгх эубактерий
встроены электроннесущие белки (цитохромы), существенные для образования АТФ и АДФ. В фотосинтезирующих бактериях внутренние мембраны, отделенные от плазматической мембраны, содержат хлорофилл и
другие светопоглощающие пигменты.
Из внешних мембран Е. коли выступают короткие волоски, посредством которых клетки поверхностно слипаются друг с другом. Е.
копи и другие подвижные бактерии имеют один или несколько длин19
ных жгутиков, которые продвигают бактерии сквозь водное окружение.
Бактериальные жгутики представляют собой тонкие жесткие спиралевидные стержни от 10 до 20 нм в поперечнике. Они прикреплены к
белковой структуре, которая крутится в плоскости поверхности клетки,
вращая жгутик.
Цитоплазма Б. коли содержит около 15 тысяч рибосом, тысячи копий каждого из нескольких тысяч ферментов, многочисленные метаболиты и кофакторы, различные неорганические ионы. При некоторых условиях в цитоплазме аккумулируются полисахаридные гранулы и
капельки липндов. Нуклеоид содержит одиночную, круговую или циркулярную молекулу ДНК. Хотя молекула ДНК Е. коли почти в 1000 раз
длиннее самой клетки, она в комплексе с белками плотно уложена в нуклеоиде, наибольший размер которого менее 1 мкм. В дополнение к
ДНК в нуклеоиде, цитоплазма многих бактерий, включая Е. коли, содержит круговые или циркулярные сегменты ДНК, называемые плазмидами.
Плазмиды доступны для экспериментальных манипуляций, они оказались чрезвычайно полезными для молекулярной генетики.
Основные структурные особенности клеток эукариот
Типичные клетки эукариот много больше клеток прокариот,
их диаметр варьирует от 10 до 30 мкм, их объем в 1000 - 10000 раз
больше объема, занимаемого бактериями. Отличительной характеристикой эукариот является ядро со сложной внутренней структурой, окруженное двойной мембраной. Другой отличительной чертой эукариот является то обстоятельство, что они содержат ряд других органелл, ограниченных снаружи мембранами. Плазматические мембраны всех клеток содержат набор транспортеров, белков, которые пронизывают мембрану
и переносят питательные вещества внутрь клетки и выводят продукты
отходов.
На поверхности клеток встроены мембранные белки, которые выполняют функции сигнальных рецепторов, они имеют высокоспецифические центры связывания молекул рецепторных лигандов. Связывание одной молекулы лиганда на поверхности рецептора вызывает образование внутри клетки многих сигнальных молекул, таким образом
внешние сигналы усиливаются, или при этом открываются каналы для
потока ионов.
Многие клетки высших растений имеют снаружи клеточную стенку, которая служит жесткой защитной оболочкой. Клеточная стенка построена из молекул целлюлозы или других родственных полисахаридов,
она достаточно толстая, но пористая.
Эидоцитоз - это есть механизм транспорта компонентов окружающей среды внутрь клетки.
Фагоцитоз - это особый случай эндоцитоза, когда внутрь клетки
транспортируются фрагменты других клеток или даже целая, но более
мелкая клетка.
20
Инверсию эндоцитоза представляет экзоцитоз, при котором визикула в цитоплазме двигается к внутренней поверхности плазматической
мембраны, сливается с ней, выдавливая содержимое визикулы наружу
мембраны.
Маленькие транспортные визикулы двигаясь к или от плазматической мембраны при экзоцитозе или эндоцитозе являются частями динамической системы внутриклеточных мембран, которые включают эндоплазматический ретикулум, комплексы Голджи, ядерную оболочку и
ряд малых визикул, таких как лизосомы и пероксисомы.
Грубый эндоплазматический ретикулум присоединяет тысячи рибосом - фабрик синтеза белковых молекул. Гладкий эндоплазматический ретикулум есть центр биосинтеза липидов, он осуществляет ряд
других важнейших процессов, включая метаболизм определенных лекарственных средств и токсичных веществ.
Комплексы Голджи представляют собой асимметричные в структурном и функциональном плане образования. В них молекулярные адресаты добавляются к специфическим белкам, с тем чтобы направить их
к поверхности клетки, лизосомам или секреторным визикулам.
Лизосомы, найденные в цитоплазме животных клеток, представляют собой сферические визикулы, окруженные одиночной мембраной,
они имеют размер около 1 мкм, т.е. размер маленьких бактерий. Лизосомы содержат ферменты, способные расщеплять молекулы белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот и липидов. Лизосомы слипаются с эндосомами, фагосомами, дефектными органелдами, а затем разрушают их
до простейших соединений (аминокислот, моносахаридов, жирных кислот), которые переходят в цитозоль и вновь превращаются в новые клеточные компоненты.
В клетках растений нет органелл, идентичных лизосомам, их
функции выполняют вакуоли.
Некоторые окислительные реакции с участием аминокислот и жиров
приводят к образованию свободных радикалов и перекиси водорода,
очень активных химических соединений, способных нарушать функционирование клеток. От деструктивного влияния этих продуктов защищают окруженные мембраной визикулы, называемые пероксисомами.
Существуют специализированные пероксисомы - это глиоксисомы, которые превращают запасенные жиры в углеводы.
Ядро эукариот имеет очень сложную структуру и биологическую
функцию, оно содержит почти все клеточные ДНК, их содержание в
1000 раз больше, чем в бактериальной клетке. Небольшое количество
ДНК присутствует также в митохондриях или хлоропластах. Ядро окружено двумембранной оболочкой, соединенной с грубым эндоплазматическим ретакулом. Внутри ядра расположено ядрышко, которое характеризуется высоким содержанием РНК. Остальную часть занимает хроматин - комплекс ДНК с гистонами.
21
Перед делением клетки (цитокинез) имеет место деление ядра
(митоз). ИЗ хроматина образуются дискретные тела - хромосомы. Клетки каждого вида имеют характеристический набор хромосом по размеру н форме. Человек имеет 46 хромосом. Обычно каждая клетка имеет
копии каждой хромосомы, такие клетки называются диплоидами. Гаметы (яйцо и сперма) имеют только одну копию хромосомы и называются
гаплоидами. В процессе репродукции две гаплоидные гаметы объединяются с образованием диплоидной клетки, в которой каждая хромосомная пара состоит из материнской и отцовской хромосом.
Митохондрии присутствуют в цитоплазме многих клеток эукариот, они существенно варьируют по форме, числу, месту локализации в
зависимости от типа клетки и ее функции. Многие растительные и живые клетки содержат несколько сотен митохондрий. Митохондрии содержат множество ферментов, осуществляющих совместно каталитическое окисление питательных веществ. Химическая энергия, реализуемая
в митохондриях, затрачивается на образование АТФ.
В ряде растительных клеток солнечная энергия превращается в химическую в хлоропластах.
Вопросы для самоконтроля
1.Что изучает биохимия?
2. Назовите имена видных отечественных ученых-биохимиков и их работы?
3.Что такое обмен веществ?
4.Из каких двух этапов складывается обмен веществ?
5.Значение обмена веществ в явлениях жизни.
6.Перечислите органические вещества, входящие в состав пиши.
2. Белковые вещества
Раздел "Белки" является наиболее важным в курсе биохимии, так
как белковые вещества играют исключительную роль не только в построении живой материи, но и в 'осуществлении жизнедеятельности организма. Выдающаяся роль белков объясняется тем, что они обладают рядом особенностей, которые не свойственны никаким другим
органическим соединениям. Эти особенности обеспечивают функционирование белковых веществ, как носителей жизни. К числу особенностей
относятся, в частности, такие: разнообразие структуры и вместе с тем высокая видовая специфичность еѐ; бесконечное множество физикохимических превращений; способность к внутримолекулярным взаимодействиям; способность изменять структуру в ответ на внешние воздействия и восстанавливать исходную структуру по прекращении этого
воздействия; лѐгкое взаимодействие с другими химическими соединениями; наличие ферментативных свойств.
Необходимо обратить особое внимание на состав и строение белковых веществ, как биополимеров, на строение аминокислот как мономеров молекулы белка, на связи аминокислот в белковой молекуле. Затем пе22
рейти к изучению классификации белков. В этом вопросе очень важным
является вопрос о химическом строении небелковой части протеидов.
Аминокислоты и пептиды
Все белки, независимо от того принадлежат ли они древним линиям
бактерий или наиболее сложным формам жизни, сконструированы из одних и тех же субъединиц - 20 аминокислот, ковалентно связанных в характеристичные линейные последовательности. Из этих строительных блоков различные организмы могут изготовить ферменты, гормоны, антитела,
линзы глаз, рога, антибиотики, яды грибов и мириады других веществ с
ярко выраженной биологической активностью. Первой аминокислотой,
открытой в белках в 1806г. был аспарагин, последняя из 20 аминокислот треонин была найдена в 1938г. Все 20 аминокислот, найденные в белках,
имеют карбоксильную группу и аминогруппу, присоединенные к С - атому
углерода.
COO
COO
+
NH3
+
NH3
H
H
H
R
аминокислота
глицин
Во всех аминокислотах, за исключением глицина, С - атом хирален, все аминокислоты (кроме глицина) оптически активны. Аминокислоты являются L-стереоизомерами. т.е. вращают плоскополяризованный свет
влево.
COO
+
NH3
-
COO
-
+
CH3
H3 C
H
L-аланин
NH3
H
D-аланин
Свойства аминокислот
рК1
рК2
(-СООН)
(-NH3+)
3
4
5
2
Неполярные алифатические R-группы
Gly
G
75
2,34
9,60
Ala
A
89
2,34
9,69
Val
V
117
2,32
9,62
Leu
L
131
2,36
9,60
Ile
I
131
2,36
9,68
L-аминокислота Аббревиатура
1
Глицин
Аланин
Валин
Лейцин
Изолейцин
М
23
Доля в белках, %
6
7,5
9,0
6,9
7,5
4,6
1
2
3
4
P
115
1,99
Ароматические R-группы
Phe
F
165
1,83
Tyr
Y
181
2,20
Trp
W
204
2,38
Полярные незаряженные R-группы
Ser
S
105
2,21
Thr
T
119
2,11
Cys
C
121
1,96
Met
M
149
2,28
Asn
N
132
2,02
Gln
Q
146
2,17
Отрицательно заряженные R-группы
Asp
D
133
1,88
Glu
E
147
2,19
Положительно заряженные R-группы
Lys
K
146
2,18
Arg
R
174
2,17
His
H
155
1,82
Пролин
Pro
Фенилаланин
Тирозин
Триптофан
Серин
Треонин
Цистеин
Метионин
Аспарагин
Глутамин
Аспартат
Глутамат
Лизин
Аргинин
Гистидин
5
10,96
6
4,6
9,13
9,11
9,39
3,5
3,5
1,1
9,15
9,62
8,18
9,21
8,80
9,13
7,1
6,0
2,8
1,7
4,4
3,9
9,60
9,67
5,5
6,2
8,95
9,04
9,17
7,0
4,7
2,1
Аминокислоты в водном растворе ионизованы и могут действовать
как кислоты или основания. Знание кислотно-основных свойств аминокислот чрезвычайно важно для понимания физико-химических и биологических свойств белков. Способы разделения, идентификации и количественного определения аминокислот, что является необходимой стадией определения аминокислотного состава и аминокислотной последовательности в белках, также основаны на характеристиках их кислотно-основного
поведения. Аминокислоты, имеющие одну амино- и одну карбоксильную
группы, кристаллизуются из нейтральных водных растворов в полностью
ионизованных формах, называемых цвиттерионами, имеющими как положительный, так и отрицательный заряды.
Аминокислоты с неполярными алифатическими R-группами
COO -
+
NH3
H
+
NH3
H
H
CH3
глицин
аланин
+
+
H
CH2
H3 C
C
H
NH3
H
H
CH3
CH2
CH3
лейцин
+
NH3
H
H3 C
C
H
CH3
валин
COO H
COO -
COO NH3
COO -
COO -
+
NH3
CH2
C
H2
C
H2
CH3
изолейцин
24
пролин
Аминокислоты с ароматическими R-группами
COO
+
NH3
COO -
+
NH3
H
+
NH3
H
H
CH2
CH2
CH2
-
COO
NH
OH
фенилаланин
тирозин
триптофан
Аминокислоты с полярными незаряженными R-группами
COO
+
NH3
-
COO
+
NH3
H
CH2
COO
+
NH3
+
NH3
CH2
SH
3
треонин
цистеин
COO
COO
+
NH3
H
H
OH
CH
серин
+
NH3
H
H
CH2
CH2
CH2
CH2
H2 N
CH2
O
S
H2 N
CH3
метионин
-
COO
H
HC
OH
-
аспарагин
O
глутамин
Аминокислоты с положительно заряженными R-группами
COO -
+
NH3
H
COO -
+
NH3
H
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
NH
+
NH3
-
H
CH2
HC
H
N
CH
+
NH3
COO
C
H2
NH
+
NH2
+
NH2
лизин
аргинин
25
гистидин
Аминокислоты с отрицательно заряженными R-группами
COO -
COO -
+
NH3
+
NH3
H
H
CH2
CH2
COO -
CH2
COO -
аспартат
глутамат
Триптофан, тирозин и в меньшей степени фенилаланин поглощают в
ультрафиолетовом свете. Аспарагин и глутамин являются амидами двух
других аминокисдот: аспартата и глутамата. Цистеин легко окисляется с
образованием ковалентно связанной димерной аминокислоты, называемой
цистином, в котором две цистеиновые молекулы соединены дисульфидным мостиком. Дисульфидные мостики встречаются во многих белках,
стабилизируя их структуру.
В дополнение к стандартному набору из 20 аминокислот найдены
другие аминокислоты, как компоненты ограниченных типов белков, они
образуются в белках путем модификации стандартных аминокислот. Нестандартными аминокислотами
являются: 4-гидроксипролин, 5гидроксилизин, N-метил-лизин, селеноцистеин, орнитин и другие. Аминокислоты могут действовать как кислоты и как основания.
H
H
COO -
R
+NH
COO- +
R
+
NH2
3
H
H
COO - +
R
+NH
H
H+
COOH
R
+NH
3
3
Ионообменная хроматография наиболее широко распространенный метод
разделения, идентификации и количественного определения аминокислот
в смеси. Эта техника основана на различии зарядов и величин зарядов
аминокислот при заданном значении рН и следовательно различной аффинности каждой аминокислоты к ионообменной смоле. Наиболее развитыми методами аминокислотного анализа являются автоматический аминокислотный анализ и высокоэффективная жидкостная хроматография
(жидкостная хроматография высокого давления, ЖХВД).
26
Lys
Ile
Leu
Phe
Met
Val
Tyr
Pro
Ala
Arg
Ser
Gly
His
Thr
Asp
Glu
Поглощение
0
5
10
15
20
Аминограмма
25
30
35
Время, мин.
Пептиды
Две аминокислоты могут ковалентно соединяться посредством пептидной связи с образованием дипептида.
+
NH3
R
H
OH +
C
H
R'
-
H
N
C
H
COO
- H2O
+
NH3
R
H
R'
C
H
N
C
H
COO
O
O
Три аминокислоты могут соединяться посредством двух пептидных связей
с образованием трипептида. Несколько аминокислот образуют олигопептиды, большое число аминокислот - полипептиды. Пептиды содержат
только одну -аминогруппу и одну -карбоксильную группу. Эти группы
могут быть ионизованы при определенных значениях рН. Подобно аминокислотам они имеют характеристические кривые титрования и изоэлектрические точки, при которых они не двигаются в электрическом поле.
Подобно другим органическим соединениям пептиды участвуют в
химических реакциях, которые определяются наличием функциональных
групп: свободной аминогруппой, свободной карбоксигруппой и Rгруппами. Пептидные связи подвержены гидролизу сильной кислотой
(например, 6М НС1) или сильным основанием с образованием аминокислот. Гидролиз пептидных связей - это необходимый этап в определении
аминокислотного состава белков. Пептидные связи могут быть разрушены
действием ферментов протеаз.
Многие пептиды, встречающиеся в природе, имеют биологическую
активность при очень низких концентрациях.
Пептиды - потенциально активные фармацевтические препараты,
есть три способа их получения:
1) выделение из органов и тканей;
2) генетическая инженерия;
3) прямой химический синтез.
27
В последнем случае высокие требования предъявляются к выходу
продуктов на всех промежуточных стадиях.
Введение в белки
Почти все, что происходит в клетке, включает в свое действие один
или несколько белков. Белки формируют структуру, катализируют реакции
в клетке, а также выполняют множество других задач. Их центральное место в клетке отражено в том факте, что выражением генетической информации выступает белок. Для каждого белка существует сегмент ДНК (ген),
который кодирует информацию, специфическую для его аминокислотной
последовательности. В типичной клетке присутствуют тысячи различных
видов белков, каждый из которых геном, и несет специфическую функцию. Белки в отличие от других биологических макромолекул имеют чрезвычайно разносторонние функции.
Белки имеют множество различных биологических функций, их часто классифицируют в соответствии с их биологической ролью.
Ферменты. Это, как правило, белки, обладающие каталитической
активностью. Большинство химических реакций органических биологических молекул в клетках катализируются ферментами. Многие тысячи различных ферментов, каждый из которых в состоянии катализировать определенный тип химической реакции, открыты в различных организмах.
Транспортные белки. Транспортные белки в плазме крови связывают и переносят определенные молекулы или ионы от одного органа к
другому. Гемоглобин эритроцитов связывает кислород, когда кровь проходит через легкие, и переносит его в периферические органы, где происходит окисление продуктов питания. В плазме содержатся липопротеиды,
которые переносят липиды от печени к другим органам. Другие типы
транспортных белков представлены в плазматических мембранах, внутриклеточных мембранах всех живых организмов. Они связывают глюкозу,
аминокислоты и другие вещества и транспортируют их сквозь мембраны.
Питательные белки и белки запаса. Семена многих растений содержат питательные белки, необходимые для прорастания саженцев. Овальбумин (основной белок яичного белка), казеин (основной белок молока)
являются наиболее известными примерами питательных белков. Ферритин, найденный в некоторых бактериях, а также в растениях и тканях животных, является хранителем ионов железа.
Сокращающиеся или подвижные белки. Некоторые белки способны
изменять форму, или склонны к перемещению в пространстве. Актин и
миозин функционируют в сокращающихся системах скелетных мышц, а
также во многих немышечных клетках. Тубулин - это белок, из которого
построены микротубулы, участвующие в движении клеток.
Структурные белки. Многие белки служат для формирования нитей, пластинок, чтобы придать биологическим структурам прочность, усилить их защитные свойства. Основным компонентом сухожилия является
фибринный белок коллаген. Волос содержит нерастворимый белок кера28
тин. Основным компонентом шелка, нитей паука является белок фиброин.
Эластичность крыльев насекомых обусловлена белком резилином.
Защитные белки. Многие белки защищают организмы от вторжения
(инвазии) других видов или защищают их от повреждения. Иммуноглобулины или антитела это - белки, продуцируемые лимфоцитами позвоночных животных, которые способны распознать и нейтрализовать инвазивные бактерии, вирусы или чужеродные белки других видов. Фибриноген и
тромбин являются белками свертывающей системы крови, они предохраняют организм от потери крови, когда нарушена целостность сосудистой
системы.
Регуляторные белки. Некоторые белки помогают регулировать клеточную или физиологическую активность. К ним относятся прежде всего
гормоны. Примерами гормонов служат инсулин, который регулирует метаболизм углеводов, гормон роста, тиреоидин, окситацин и т.д. Иные регуляторные белки связываются с ДНК и регулируют синтез белков и РНК.
Другие белки. Существуют белки, чьи функции достаточно экзотичны и их не так легко классифицировать. В плазме крови некоторых антарктических рыб содержатся антифризные белки, которые защищают их
кровь от замораживания.
Несмотря на экстраординарность всех этих групп белков, существенное различие их свойств и функций, все они построены из 20 аминокислот.
Белки - это высокомолекулярные соединения с числом аминокислотных остатков от 50 до нескольких тысяч.
Молекулярные параметры некоторых белков
Белок
Инсулин (говяжий)
Цитохром C (человека)
Рибонуклеаза А (говяжья)
Лизоцим (яичного белка)
Миоглобин (конский)
Химотрипсин (говяжий)
Химотрипсиноген (говяжий)
Гемоглобин (человека)
Альбумин (человека)
Иммуноглобулин G (человека)
РНК-полимераза (Е. коли)
Аполипопротеин В (человека)
Глютамат дегидрогеназа
(говяжья печень)
Молекулярная
масса
5733
13000
13700
13930
16890
21600
22000
64500
68500
145000
450000
513000
1000000
Число остатков
51
104
124
129
153
241
245
574
550
1320
4100
4536
8300
Число полипептидных цепей
2
1
1
1
1
3
1
4
1
4
5
1
40
Некоторые белки состоят из одной полипептидной цепи, другие имеют
две и более цепи. Индивидуальные цепи в мультисубъединичных белках
могут быть идентичными или различными.
29
Можно вычислить приближенное число аминокислотных остатков в
простом белке, если разделить его молекулярную массу на 110. Усредненная величина молекулярной массы для 20 аминокислот составляет около
138, однако более малые аминокислоты доминируют в большинстве белков.
Белки имеют характеристичный аминокислотный состав. Некоторые
белки содержат помимо аминокислот другие химические компоненты,
обычно называемых конъюгированными белками. Неаминокислотная
часть этих белков носит название простетической группы. Ряд белков содержит более чем одну простетическую группу, они играют важную роль в
биологической функции белка.
Комплексные белки
Класс
Простетическая группа
Пример
Липопротеины
Гликопротеины
Фосфопротеины
Гемопротеины
Флавопротеины
Липиды
Углеводы
Фосфатные группы
Гем (железопорфирин)
Флавин нуклеотиды
Металлопротеины
Железо
Цинк
Кальций
Молибден
Медь
Липопротеин крови
Иммуноглобулин G
Казеин молока
Гемоглобин
Сукцинатдегидрогеназа
Ферритин
Алкогольдегидрогеназа
Калмодулин
Динитрогеназа
Пластоцианин
Клетка содержит тысячи различных типов белков. Выделение индивидуальных белков важно для изучения их состава, свойств, установления аминокислотной последовательности. Существует множество
методов выделения и очистки белков, установления их состава, строения, структуры, свойств.
Методы очистки гипотетического фермента
Объем Общий
АктивУдельная
Процедура
фракции, белок,
ность, ЕД
активмл
мг
ность,
ЕД/мг
1. Грубая клеточная экстрак- 1400
10000
100000
10
ция
2. Осаждение
280
3000
96000
32
3. Ионообменная хромато90
400
80000
200
графия
4. Эксклюзионная хромато80
100
60000
600
графия
5. Аффинная хроматография
6
3
45000
15000
30
Наряду с хроматографией другим важным методом, пригодным для
разделения белков, является электрофорез, основанный на перемещении
заряженных белков в электрическом поле.
Электрофоретическая подвижность белка ( ) пропорциональна заряду молекулы, Z, деленному на коэффициент трения, f, т. е. = Z/f, причем
коэффициент трения связан с молекулярной массой и формой биополимера.
Для определения изоэлектрической точки (рI) белка используют метод изоэлектрического фокусирования. Градиент рН устанавливают с помощью смеси низкомолекулярных органических кислот и оснований.
Изоэлектрические точки некоторых белков
Белок
рI
Пепсин
1,0
Яичный альбумин
4,6
Сывороточный альбумин
4,9
Уреаза
5,0
5,2
-Лактоглобулин
Гемоглобин
6,8
Миоглобин
7,0
Химотрипсиноген
9,5
Цитохром С
10,7
Лизоцин
11,0
Взаимодействие антитело-антиген используют для качественного определения белков, установления места их локализации. Антитела есть Yобразные белки (иммуноглобулины), состоящие из 4 полипептидных цепей. При этом в процедуре определения могут быть использованы как поликлональные, так и моноклональные антитела, последние синтезируются
популяцией идентичных антител (клон). Моноклональные тела столь специфичны, что могут различить два белка, отличающихся только одной
аминокислотой.
Функция белка зависит от его аминокислотной последовательности,
называемой первичной структурой белка. Человек производит до 40000
различных белков, каждый тип белка имеет уникальную структуру. В человеческой популяции аминокислотная последовательность белков не
строго фиксирована, имеются некоторые вариации в составе, которые
практически не оказывают влияние на функции белка.
Существует ряд приемов определения аминокислотной последовательности белка, наиболее распространен метод Эдмана - пошаговой деградации белка (секвинация). Большие белки предварительно разделяют на
малые фрагменты (разрушение дисульфидных связей, направленная фрагментация полипептидной цепи).
31
Аминокислотная последовательность может быть выведена, если
известна последовательность ДНК.
Пространственная структура белков
Ковалентный скелет белков состоит из сотен индивидуальных связей.
Если было бы возможно свободное вращение вокруг даже части этих
связей, белки имели бы почти безграничное число трехмерных структур.
Однако каждый белок имеет специфическую функцию, что предполагает
для него уникальную пространственную структуру. Тот факт, что белки
кристаллизуются, дает убедительное доказательство наличия таких
структур. Строгий молекулярный порядок в кристалле может быть реализован в том случае, если все молекулы имеют идентичную форму в кристалле. Фермент уреаза с ММ 483кДа был среди первых закристаллизованных белков.
Пространственное расположение атомов в молекуле белка называют
его конформацией. Изменения конформации встречаются при вращении
вокруг одинарных связей без их разрушения. В белках реализуются четыре уровня архитектуры.
Первичная структура связана с ковалентными связями между аминокислотными остатками (аминокислотная последовательность). Относительное пространственное расположение связанных аминокислот не является специфичным. Полипептидные цепи не могут иметь любые пространственные структуры по выбору. Стерические ограничения, а также
множество слабых невалентных взаимодействий приводят к тому, что отдельные пространственные формы более устойчивы чем остальные.
Вторичная структура относится к регулярным расположениям соседних аминокислотных остатков в полипептидной цепи (регулярные конформации). Для вторичной структуры полипептидных цепей наиболее характерны -спираль и -конформация.
Третичная структура относится к пространственному расположению всех аминокислот полипептида. Связь между вторичной и третичной
структурой в настоящее время не достаточно ясна. Несколько различных
типов вторичной структуры часто обнаруживаются в третичной структуре
большого белка.
Белки с несколькими пептидными цепями имеют еще один более
высокий уровень организации: четвертичную структуру, которая относится к пространственному расположению полипептидных цепей или
субъединиц в белке. Можно выделить промежуточные уровни между
вторичной и третичной структурой. Устойчивый кластер из нескольких
элементов вторичной структуры относят к супервторичной структуре.
Еще более высокий уровень структуры представляет домен. Его относят к
компактной структуре, включающей возможно от 40 до 400 аминокислот,
домен представляет отчетливую единицу в большой полипептидной цепи.
Многие домены складываются независимо в термодинамически устойчивые структуры. Большая полипептидная цепь может содержать несколько
32
доменов, которые легко различимы. В некоторых случаях индивидуальные
домены имеют отдельные функции.
Конформация белка стабилизируется большим числом слабых невалентных взаимодействий. Устойчивость нативной конформации белка невелика, так разность в свободной энергии сложенных и несложенных состояний в типичных белках в физиологических условиях находится в интервале от 20 до 65 кДж/моль. Энтропия и водородное связывание многих
групп полипептидной цепи с растворителем (водой) приводят к раскрытым
формам. К складчатым формам приводят химические взаимодействия в
виде дисульфидных мостиков, а также невалентные взаимодействия: водородные связи, гидрофобные, ионные и ван-дер-ваальсовы взаимодействия.
Наиболее общей вторичной структурой белков является -спираль. В
этой структуре полипептидный остов закручен относительно длинный оси
молекулы, а R-группы аминокислотных остатков расположены с внешней
стороны спирали. Шаг спирали составляет 0.56 нм. Вторым типом регулярной структуры в белках является -конформация, которая способствует укладыванию полипептидных цепей в слои, при этом возможно как параллельное, так и антипараллельное расположение цепей. В некоторых
белках (например в коллагене) помимо этих регулярных конформаций
встречаются и другие типы вторичной структуры: -складка и -виток.
Хотя фибриллярные белки имеют только один тип вторичной структуры,
глобулярные белки могут включать несколько типов вторичной структуры
для одной молекулы. Глобулярные белки, включая ферменты, транспортные белки, некоторые гормоны и иммуноглобулины, образуют
складчатые структуры, более компактные чем - и
- конформации.
Третичная структура представляет трехмерное расположение всех
атомов в белке, она имеет дело с дальнодействующими взаимодействиями
аминокислотных остатков. Свиной альбумин имеет 584 остатка в одной
цепи.
Ниже показаны относительные размеры цепи в -конформации, в
форме -спирали и нативной глобулярной форме.
- конформация: 200 х 0.5 нм
- спираль: 90 х 1.1 нм
нативная глобулярная форма: 13х3 нм
Пространственное расположение атомов в кристаллической решетке
белка определяют методом рентгеноструктурного анализа исходя из углов
и интенсивности дифракций от электронных оболочек атомов. К настоящему времени этим методом установлены третичные структуры сотен
33
глобулярных белков (миоглобин, инсулин, цитохром с, лизоцим, рибонуклеаза и т.д.).
Доля -спиралей и -форм в некоторых белках
Белок
( число остатков )
Миоглобин (153)
Цитохром с (104)
Лизоцим (129)
Рибонуклеаза (124)
Химотрипсин (247)
Карбоксипептидаза (307)
Остатки, %
-спираль
78
39
40
26
14
38
-форма
0
0
12
35
45
17
Белки могут денатурировать при нагревании, резком изменении рН,
обработке органическими растворителями, солями тяжелых металлов с
разрушением третичной структуры и потерей функциональной активности.
Третичные структуры не являются жесткими, в процессе синтеза
белка они формируются достаточно быстро, не случайным образом. Существует несколько типов третичных структур достаточно общих для многих
белков ( / баррел, - сэндвич и другие).
Некоторые белки содержат две и более отдельные пептидные цепи, которые могут быть идентичны или различны по структуре. Пространственное расположение белков и его субъединиц в трехмерном комплексе
представляет четвертичную структуру, которую определяют на практике
методом рентгеноструктурного анализа монокристалла белка. Таким образом установлена четвертичная структура гемоглобина, который содержит
четыре полипептидные цепи и четыре гемпростетические группы.
Некоторые белки образуют надмолекулярные комплексы, которые
сохраняют принципы, присущие всем уровням организаций белков. Из
этих надмолекулярных комплексов построены биологические машины,
осуществляющие функционирование клетки (сокращение мышц, синтез
белков в рибосомах, упаковка ДНК, перемещение органелл и т.д.).
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Вопросы для самоконтроля
Связь между структурой и свойствами аминокислот.
В какой форме присутствуют молекулы L-аланина в изоэлектрической точке?
Сколько хиральных центров имеет L-изолейцин?
Сравните величины рКа аминокислоты и ее пептидов.
Метода получения пептидов.
Свойства пептидной связи.
Влияние рН на конформационную структуру белков.
Роль дисульфидных связей.
Чем определяется термическая устойчивость нативной структуры
белков?
34
10.Локализация специфических аминокислот на поверхности глобулярных белков.
11.Чем определяется молекулярная масса гемоглобина?
12. Молекулярные массы белков крови.
13. Размеры молекул белков.
14. Чем определяется суммарный электрический заряд молекул белков?
15. Изоэлектрические точки наиболее распространенных белков.
16. Методы очистки белков.
17. Определение аминокислотной последовательности белков.
3. Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты
К нуклеиновым кислотам относятся высокомолекулярные соединения, распадающиеся при гидролизе на нуклеотиды, молекулы которых построены из пуриновых или пиримидиновых оснований, пентозы и фосфорной кислоты. Характерно, что они содержат фосфора 8-10%.
Обратите внимание на типы нуклеиновых кислот (РНК и ДНК) и их
роль в живом организме. Разберите строение нуклеозидов, нуклеотидов и
способы включения нуклеотидов в полинуклеотид (нуклеиновую кислоту). Роль ДНК как носителя наследственной информации в живой клетке.
Типы РНК и их функции в биосинтезе белков.
Нуклеотиды имеют в своем составе три компонента: азотистое основание, пентозу (рибозу или дезоксирибозу) и фосфатную группу.
O
-O
P
O
O
H2
C
5
O
X
1
4
H
- пуриновое или пиримидиновое основание
H
H
2
3
OH
OH
H
РНК
ДНК
Пиримидин
Пурин
N
N
N
N
H
N
N
ПУРИНЫ
O
NH2
N
N
N
N
H
N
N
H2 N
Аденин (ДНК,РНК)
35
N
N
H
Гуанин (ДНК,РНК)
ПИРИМИДИНЫ
NH2
O
CH3
HN
O
CH3
N
O
N
H
Тимин (ДНК)
O
HN
N
H
O
Цитозин (ДНК, РНК)
Нуклеотид
N
H
Урацил (РНК)
Символы
Дезоксиаденилат
A, dA, dAMP
G, dG, dGMP
T, dT, dTMP
C, dC, dCMP
A, AMP
G, GMP
U, UMP
C, CMP
Дезоксигуанилат
Дезокситимидилат
Дезоксицитидилат
Аденилат
Гуанилат
Уридилат
Цитидилат
В ДНК И РНК нуклеиновые единицы соединяются друг с другом
посредством фосфодиэфирной связи, в образовании этой связи участвуют
ОН группа у С-5 атома одного остатка и ОН группа у С-З атома другого
остатка.
O
-
O
O
P
O
O
P
O
O
O
CH2
A
O
CH2
A
O
1
H
H
2
H
O
ДНК
-
O
P
1
H
H
H
РНК
O
O
P
O
O
CH2
O
CH2
H
H
H
O
P
T
H
H
H
O
H
H
OH
O
O
-
2
H
-
O
O
H
H
O
H
OH
P
O
O
Двухцепочечная ДНК
тимин
цитозин
аденин
гуанин
36
G
O
O
Исследуя состав ДНК, известный ученый Чаргафф пришел к следующим заключениям (правила Чаргаффа):
1. Состав азотистых оснований в ДНК варьирует от одного вида растений и животных к другому.
2. Образцы ДНК, выделенные из органов и тканей одного вида растения или животного, имеют одинаковый состав азотистых оснований.
3. Состав оснований в ДНК данного вида не изменяется с его возрастом, условиями питания, не зависит от изменений в окружающей среде.
4. Во всех ДНК независимо от вида число остатков аденина равно
числу остатков тимина (А=Т), число остатков гуанина равно числу остатков цитозина (G=C). Сумма пуриновых остатков равна сумме пиримидиновых остатков (A+G=T+C).
ДНК по данным рентгеноструктурного анализа представляет собой
двойную спираль, две цепи в спирали антипараллельны, цепи комплиментарны друг другу. ДНК - это довольно гибкая макромолекула, в пространстве реализуются три ее формы: А, В и z.
Нуклеотиды, помимо того, что являются структурными единицами
ДНК и РНК, выполняют в организме и другие функции. Исключительно
важна их роль в обмене веществ и энергии, они входят в состав кофакторов
ферментов. Наиболее распространенным нуклеотидом является АТФ, в
скелетных мышцах теплокровных животных содержание АТФ достигает
0,4%.
NH2
N
N
N
H
H
OH
OH
H2
C O
OP
O
O
N
O
O
P
O
O
O
АДФ
АТФ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
P
O
OH
Вопросы для самоконтроля
Структура нуклеотидов.
Структура нуклеозидов.
Пары оснований в ДНК и РНК.
Какое количество ДНК содержит тело человека?
Структура нуклеиновых кислот.
ДНК идентификация.
Строение адениловой кислоты (аденозинмонофосфата (АМФ)),
аденозиндифосфата (АДФ) и аденозинтрифосфата (АТФ).
Биологическая роль нуклеиновых кислот.
37
4. Ферменты
Данный раздел является одним из центральных в курсе биохимии. Ферменты - это биокатализаторы белковой природы, ускоряющие
течение реакций в организме.
Роль ферментов в жизнедеятельности живого организма очень велика: являясь катализаторами, эти вещества обеспечивают быстрое протекание в организме огромного числа химических реакций. Эти реакции
складываются в организме в единый процесс и составляют материальную основу обмена веществ. По сравнению с другими "небиологическими" катализаторами, ферменты обладают рядом особенностей: специфичностью действия, термолабильностью, действием при определенных
значениях рН.
В вопросе о строении ферментов необходимо ясно усвоить, что ферменты могут быть протеинами (простыми белками) и протеидами
(сложными белками). В последнем случае в составе ферментов присутствует простетическая группа небелковой природы. При этом необходимо отметить, что каталитической активностью в ферментепротеиде обладает только комплекс белка и простетической группы.
Изучите кинетику ферментативного катализа. Образование ферментсубстратного комплекса на первой стадии катализа и затем на второй стадии - изменение, которое претерпевает субстрат под действием присоединившегося к нему фермента. На третьей стадии происходит сама химическая реакция на поверхности фермента, после чего образовавшиеся продукты реакции освобождаются из фермент-субстратного комплекса. Приведите примеры ферментативного катализа, идущие по указанной схеме.
Технологу необходимо знать, что биохимические процессы, регулируемые ферментами, постоянно протекают в растительном сырье при его
хранении. Особое внимание обратите на вопрос классификации ферментов
по типу важнейших биохимических процессов, лежащих в основе
жизнедеятельности организма.
Познакомьтесь со всеми классами ферментов (их шесть), важнейшими подклассами и под подклассами.
Ферменты есть катализаторы реакций в биологических системах. Они
обладают чрезвычайно высокой каталитической активностью, они имеют
высокую специфичность к своим субстратам, они ускоряют строго определенные химические реакции, они функционируют в водных растворах в
мягких условиях температуры и рН. Ферменты - это один из ключей понимания функционирования и размножения клеток. Действуя в организованных последовательностях, они катализируют последовательно сотни
реакций по пути метаболизма, при этом молекулы питательных веществ
деградируют, накапливается химическая энергия, она трансформируется в
другие формы, из простых молекул синтезируются биологические макромолекулы. Некоторые из этого множества ферментов, принимающих участие в метаболизме, служат регуляторными ферментами, которые дают
38
ответ на различные сигналы метаболизма, изменяя соответственно свою
каталитическую активность. Благодаря действию регуляторных ферментов, энзиматические системы высоко скоординированы и приводят к гармоничному взаимодействию множества метаболических процессов, необходимых для поддержания Жизни. Изучение ферментов также имеет исключительную практическую значимость. Некоторые заболевания, особенно наследственные генетические расстройства, приводят к дефициту
или полному отсутствию одного или нескольких ферментов в органах и
тканях. Неестественные условия функционирования также могут вызвать
исключительную активность какого-то специфичного фермента. Измерения активности определенных ферментов в плазме крови, эритроцитах, в
образцах тканей позволяют диагностировать заболевания. Ферменты стали важными инструментами не только в медицине, но и в химической
промышленности, при производстве продуктов питания, в сельском хозяйстве. Мы сталкиваемся с ферментами в каждодневной жизни, будь то
приготовление пищи, чистка одежды, уборка помещения.
История биохимии в значительной части связана с историей изучения ферментов. Биологический катализ был открыт в начале 18 века. В
1850г. Луи Пастер пришел к заключению, что превращение сахара в спирт
под действием дрожжей катализируется ферментами. Он постулировал,
что эти ферменты, названные позже энзимами, неотделимы от структуры
дрожжевых клеток, эта точка зрения превалировала в научном мире в течение многих лет. В 1897г. Эдвард Бюхнер открыл способность дрожжевых экстрактов преобразовывать сахар в спирт, т.е. ферменты без потери
активности могут быть отделены от живых клеток. С этого момента биохимиками выделены и очищены многие тысячи различных ферментов, исследованы их каталитические свойства.
Большинство ферментов, за исключением небольшой группы молекул каталитических РНК, представляют собой белки. Их каталитическая
активность зависит от целостности их нативной структуры. Если фермент
денатурирует или диссоциирует на субъединицы, каталитическая активность теряется. Разрушение фермента до аминокислот, также сопровождается потерей каталитической активности. Таким образом первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белковых ферментов существенны для их каталитической активности.
Ферменты имеют молекулярные массы в диапазоне от 12 тысяч до 1
миллиона Дальтон. Некоторые ферменты для проявления своей активности не требуют иных химических групп, представленных аминокислотными остатками. Другие требуют дополнительный химический компонент,
называемый кофактором. Кофакторами могут выступать один или более
неорганических ионов, таких как Fe+2, Mg+2, Mn+2, Zn+2, или комплексная
органическая или металлорганическая молекула, называемая коферментом. Некоторые ферменты требуют для проявления активности наряду
с коферментом одного или более ионов металла. Кофермент или ион металла ковалентносвязанные с белковой молекулой фермента, называется
39
простетической группой. Полностью каталитически активный фермент
совместно с коферментом и/или ионами металла называется холоферментом. Белковая часть такого фермента носит название апофермента или
апопротеина. Коферменты функционируют как непрерывные переносчики
определенных функциональных групп.
Многие витамины, органические продукты питания, требуемые в
малых количествах в диете, являются предшественниками коферментов.
Ферменты классифицируются в соответствии с реакциями, которые они катализируют. Их называют путем добавления суффикса "аза" к
названию их субстрата или слову или фразе, описывающих их активность.
Так, уреаза катализирует гидролиз мочевины, а ДНК-полимераза катализирует синтез ДНК. Есть ферменты, такие как пепсин и трипсин, которые
в названиях не отражают своих субстратов. Некоторые ферменты имеют
два и более наименования. Поэтому существует международное соглашение по классификации ферментов.
Каждый фермент имеет четырех цифровой классификационный номер и систематическое название, которое идентифицирует катализируемую реакцию.
Международная классификация ферментов
Класс
1. Оксидоредуктазы
2. Трансферазы
3. Гидролазы
4. Лиазы
5. Изомеразы
6. Лигазы
Тип катализируемой реакции
Передача электронов
Передача функциональных групп
Гидролиз
Присоединение групп по двойным связям
или образование двойных связей при удалении групп
Перегруппировка молекулы с образованием изомерных форм
Образование C-C, C-S, C-O и C-N связей в
реакциях конденсации с распадом АТФ на
АДФ
В ферменте реализуется специфическое окружение, внутри которого
заданная реакция энергетически более предпочтительна. Отличительной
особенностью ферментативной реакции является наличие некого "кармана" у фермента, называемого активным центром. Молекула, связываемая
активным центром, получила название субстрата. Образование ферментсубстратного комплекса является основой для описания механизма ферментативных реакций.
40
Е+S
ЕР
ES
Е+Р,
Е - фермент, S - субстрат, Р - продукт, ES - комплекс фермента с субстратом, ЕР - комплекс фермента с продуктом.
Переходное состояние, (++)
Свободная
энергия, G
GS
P+
+
GP S ++
Химическая
реакция
S
G ++
P
Координата реакции
(++)
Gнекат++
Свободная
энергия, G
Ферментативная
реакция
Gкат ++
Gкат++< Gнекат++
ES
EP
Координата реакции
Исходя из теории переходного состояния, скорость реакции равна:
K T
e-
k=
G / RT
h
,
где К - постоянная Больцмана, h - постоянная Планка.
Увеличение скорости реакций под действием ферментов
Карбоангидраза
Фосфоглюкомутаза
Сукцинил-СоА трансфераза
Уреаза
107
1012
1013
1014
Кинетика ферментативных реакций раскрывает механизм их действия, позволяет установить влияние на скорость реакций температуры,
рН, ионной силы раствора, фиксировать конкурентоспособность ингибиторов реакций и т.д.
41
Вопросы для самоконтроля
1. Состав ферментов.
2. Классификация ферментов.
3. Пространственная структура ферментов.
4. От чего зависит активность ферментов?
5. Способы количественного измерения активности ферментов?
6. Способы ингибирования действия ферментов?
7. Какие ферменты называются оксиредуктазами?
8. В какие ферменты входят витамины B1?
9. В какие витамины входит ФАД?
10. В какие ферменты входит НАД?
11. Что является простетической группой цитохромов? В каких
процессах участвуют цитохромы?
12. Какие ферменты называются лиазами?
13. К какому классу ферментов относится альдолаза?
14. Как называются ферменты, расщепляющие жиры, углеводы,
белки? К какому классу они относятся?
15. Энзиматическая активность лизоцима.
16.Использование ферментов в пищевой промышленности.
17.Способы иммобилизации ферментов.
5. Витамины
История изучения витаминов (работы Лунина Н.И., Функа К. и других).
Обратите внимание на то, что физические свойства веществ, относящихся к витаминам, столь же разнообразны, как и их химическая природа. В соответствии с этим физиологическое действие витаминов также различно, и отдельные витамины в этом отношении совершенно непохожи друг
на друга.
Витамины могут быть охарактеризованы как группа органических веществ, обладающих разнообразным строением и физико-химическими свойствами, не синтезируемых или лишь частично синтезируемых в животном
организме, и выполняющих каталитические функции непосредственно или в
составе специфических биокатализаторов. Обратите внимание на классификацию витаминов, строение, свойства, пищевые источники витаминов, биологическую роль отдельных витаминов, участие витаминов в формировании
структуры ферментов.
Витамины - это группа органических веществ, которые синтезируются, как правило, в растениях, в малых количествах они входят в состав
тканей животных. При отсутствии витаминов наступают глубокие нарушения в процессах обмена веществ, которые в итоге ведут к тяжелым заболеваниям и гибели организма. Эти заболевания называют авитаминозами, по своим признакам они отличаются друг от друга исходя из природы
витамина, недостающего в пище. Традиционно витамины носят буквенные
42
обозначения, часто с цифровыми или буквенными символами. Витамины
выявляют в опытах на животных и микроорганизмах, путем перевода их на
искусственный строго фиксированный рацион. Витамины по их растворимости делят на растворимые в воде и растворимые в органических растворителях (хлороформе, эфире, бензоле и других). Последняя группа витаминов растворена в жировых тканях организма, их называют жирорастворимыми витаминами.
Водорастворимые витамины
К водорастворимым относят витамин С и группу витаминов В. Витамины группы В обычно сопровождают в пищевых продуктах друг друга,
они термостабильны.
Витамин С (аскорбиновая кислота). Он легко разрушается при нагревании, особенно в присутствии О2 и микроколичеств тяжелых металлов,
особенно Cu. Отсутствие в пище витамина С вызывает у человека тяжелое
заболевание - цингу. Недостаток витамина С понижает устойчивость организма к инфекционным заболеваниям. Аскорбиновая кислота впервые была выделена из надпочечников, где она содержится в значительном количестве (до 0,15%). Установлено химическое строение аскорбиновой кислоты, сейчас ее синтезируют в больших количествах на промышленных
предприятиях.
O
HO
O
C
H
HC
HO
CH2 OH
HO
L-аскорбиновая кислота
Потребность человека в аскорбиновой кислоте - 50 мг в сутки.
Витамин В1 (тиамин). Отсутствие в пище витамина В1 вызывает тяжелое заболевание, которое носит название бери-бери или полиневрит, что
приводит к параличам. Авитаминоз В1 ведет к нарушению сердечной деятельности, отекам, к расстройствам функций желудочно-кишечного тракта.
N
H3 C
NH2
CH3
N
C
H2
Тиамин
N
S
43
C
H2
CH2 OH
Тиамин синтезируется в растениях. Из тиамина образуется кофермент декарбоксилазы, участника обмена углеводов. Суточная потребность
человека в витамине В1 - 3 мг.
Витамин В2 (рибофлавин). Данный витамин был выделен из сыворотки молока и сырого яичного белка. Основным признаком недостатка в
пище рибофлавина у молодых особей является остановка роста. В2авитаминоз сопровождается заболеванием глаз, анемией. Особенно богаты
рибофлавином дрожжи. Мясные, рыбные продукты, яйца, молоко - его основные источники.
CH2 (CHOH)3 CH2 OH
H3 C
N
H3 C
N
N
Рибофлавин
O
NH
O
Потребность человека в витамине В2 - 3 мг в сутки.
Витамин РР (никотиновая кислота). Отсутствие этого витамина
ведет к тяжелому заболеванию - пеллагре (дерматиты, расстройство желудочно-кишечного тракта). Никотиновая кислота распространена в продуктах питания растительного и животного происхождения, много ее в хлебе
из муки грубого помола.
COOH
Никотиновая кислота
N
Суточная потребность человека в витамине РР - 15-25 мг.
Витамин В6 (пиридоксин). Выделен из печени и дрожжей. Его авитаминоз вызывает заболевание типа пеллагры.
CH2 OH
CH2 OH
HO
Пиридоксин
H3 C
N
Суточная потребность человека в витамине В6 - 1,5 мг.
Хорошо исследованы строение и функции других водорастворимых
витаминов: витамина Н (биотин), пантотеновой кислоты, фолиевой кислоты, витамина Р, витамина В12 (цианкобаламин), витамина В15 и других.
44
Жирорастворимые витамины
К жирорастворимым относятся витамины группы А, витамины
группы D, витамины группы Е и витамины группы К.
Витамины группы А. Отсутствие витаминов группы А в пище сопровождается прекращением роста. Авитаминоз витамина А вызывает заболевание глаз. Наиболее обогащены витаминами группы А жиры печени
рыб. Суточная потребность человека в витаминах группы А - 1-2 мг.
H3 C
CH3
CH3
CH3
CH2 OH
Витамин А (пигмент зрения)
Витамины группы D. Отсутствие витаминов группы D вызывает рахит у
детей. Витамины этой группы содержатся в дрожжах, коровьем масле, в
желтках яиц, в печени. Суточная потребность детей и взрослых в витаминах группы D - 25 мкг.
H3 C
CH3
CH3
CH3
CH2
Витамин D3
(регулятор Ca и PO43- обмена)
HO
Витамины группы Е (токоферол). Витамины данной группы необходимы
для размножения животных, их отсутствие вызывает и ряд других заболеваний. Богаты витаминами группы Е растительные масла, особенно масло
из зародышей пшеницы.
CH3
HO
CH3
H3 C
O
Витамин Е
(антиоксидант)
3
CH3
CH3
CH3
Витамины группы К. Витамины этой группы необходимы для регулирования коагуляции крови, их отсутствие может вызвать внутренне кровоизлияние (геморрагию). Витамины группы К поставляются в организм с пищей растительного происхождения (шпинат, крапива, капуста).
O
CH3
Витамин К1
CH3
O
CH3
45 CH3
CH3
Вопросы для самоконтроля
1. Общая характеристика класса витаминов. Принципы их классификации и номенклатуры.
2. Определите к какому классу органических соединений относится витамин В1. Биологическая роль этого витамина.
3. Строение витамина А. Охарактеризуйте его биологическую роль.
4. Строение и биологическая роль витамина С. Почему витамин С обладает кислыми свойствами? Как сохранить витамин С в пищевых
продуктах?
5. Строение и биологическая роль витамина В2.
6. Какой гетероцикл входит в состав витамина РР? Биологическая
роль данного витамина.
7. Какой гетероцикл входит в состав витамина В6? Биологическая
роль витамина В6.
8. Потребность в витаминах человека.
9. Типы авитаминозов?
10. Сохранность жирорастворимых витаминов в организме.
6. Углеводы
Углеводы составляют до 90% растительного организма. Изучение
раздела начните с классификации углеводов. В разделе олигосахаридов
следует разобраться в различии химических свойств восстанавливающих и
не восстанавливающих сахаров. Затем изучите раздел полисахариды (крахмал,
клетчатка, пектиновые вещества, инулин, гумми, камеди, гликоген и другие). Строение, свойства, распространение в природе и их значение в пищевой промышленности.
Углеводы - это наиболее распространенные природные биологические молекулы на Земле. Каждый год растениями и водорослями в результате фотосинтеза более чем 100 млрд. кубических метров СО2 и Н2О превращаются в целлюлозу, хитин и другие продукты. Определенные углеводы (сахар, крахмал) стали определяющими в диете человека во многих
странах мира. Окисление углеводов есть центральный производящий энергию путь в большинстве нефотосинтетических реакциях. Нерастворимые
полисахариды служат структурным и защитным материалом клеточных
стенок бактерий и растений, а также соединительных тканей животных.
Другие полисахариды обеспечивают адгезию клеток. Ковалентные комплексы полисахаридов с белками и липидами действуют в качестве сигнальных веществ, которые определяют внутриклеточную локализацию или
метаболизм глико-конъюгатов. По химическому строению углеводы представляют собой полигидрокси-альдегиды или полигидроксикетоны или
вещества, которые образуют их при гидролизе. Большинство веществ
этого класса имеют эмпирическую формулу, в которой отношение С:Н:О
есть 1:2:1, например, эмпирическая формула глюкозы может быть запи46
сана как С6Н12О6 или (СН2О)6 или С6(Н2О)6. Многие углеводы имеют
формулу (СН2О)n, некоторые углеводы содержат в своем составе атомы H,
P, S.
Можно выделить три основных класса углеводов: моносахариды,
дисахариды, полисахариды. Моносахариды или просто сахара содержат
одну полигидроксиальдегидную или кетонную единицу. Самым распространенным природным моносахаридом является шестиуглеродный сахарид - D-глюкоза. Олигосахариды представляют короткие цепи из моносахаридных остатков, соединенных посредством гликозидных связей. Из
олигосахаридов наиболее распространены в природе дисахариды, а из дисахаридов - сахароза или просто сахар. Полисахариды состоят из длинных
цепей, имеющих сотни или тысячи моносахаридных единиц. Некоторые
поласахариды встречаются в форме линейных цепей, как например целлюлоза, другие, такие как гликоген, крахмал имеют разветвленные цепи.
Моносахариды
Существует два семейства моносахаридов, это - альдозы, когда на
конце углеродной цепи присутствует карбонильная группа, и кетозы, когда карбонильная группа расположена в ином другом положении. Простейшими моносахаридами являются две трехуглеродные триозы - глицеH
роальдегид и дигидроксиацетон. H O
H
H
OH
H
OH
OH
O
H
H
OH
H
альдоза
кетоза
Моносахариды с 4,5,6,7 атомами углерода называются соответственно тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы. Альдозы и кетозы каждой из
этих цепей называются альдотетрозы и кетотетрозы, альдопентозы и кетопентозы и т.д. Среди альдогексоз, D-глюкоза, и среди кетогексоз, Dфруктоза, - это наиболее распространенные моносахариды.
H
H
O
H
H
HO
OH
OH
O
H
HO
H
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
CH2 OH
CH2 OH
D-глюкоза
D-фруктоза
47
Две альдопентозы - D-рибоза и 2-дезокси-D-рибоза являются компонентами нуклеотидов и нуклеиновых кислот.
Все моносахариды, за исключением дигидроксиацетона, содержат
один или более асимметричный (хиральный) атом углерода и таким образом, они встречаются в оптически активных изомерных формах.
Простейшая альдоза, глицероальдегид, содержит один хиральный
центр, и поэтому имеет два различных оптических изомера, или энантиомера.
CHO
CHO
H
HO
OH
H
CH2 OH
CH2 OH
В общем случае молекула с "n" хиральными центрами имеет 2n стереоизомеров. Так, альдогексозы с 4 хиральными центрами имеют 24 =16
стереоизомеров.
D-АЛЬДОПЕНТОЗЫ
H
H
O
H
O
H
H
OH
HO
H
OH
H
OH
HO
H
OH
H
OH
H
D-арабиноза
O
OH
HO
H
H
HO
H
OH
H
D-ксилоза
OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
D-рибоза
H
H
O
D-ликсоза
D-АЛЬДОГЕКСОЗЫ
H
O
H
H
O
H
H
O
OH
HO
H
H
HO
H
H
OH
HO
H
OH
H
OH
HO
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
CH2 OH
D-аллоза
H
O
CH2 OH
D-альтроза
48
CH2 OH
CH2 OH
D-глюкоза
D-манноза
H
H
O
H
OH
HO
H
OH
H
HO
H
OH
H
D-гулоза
O
OH
HO
H
OH
HO
H
HO
H
H
HO
H
HO
H
H
OH
H
OH
D-идоза
OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
H
O
H
H
HO
H
H
O
D-галактоза
D-талоза
D-КЕТОПЕНТОЗЫ
CH2 OH
CH2 OH
O
O
H
OH
HO
H
OH
H
H
OH
CH2 OH
CH2 OH
D-рибулоза
D-ксилулоза
D-КЕТОГЕКСОЗЫ
H
H
OH
HO
H
OH
H
OH
HO
H
OH
H
OH
H
CH2 OH
D-псикоза
O
O
O
O
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
H
OH
HO
H
H
HO
H
OH
CH2 OH
CH2 OH
D-фруктоза D-сорбоза
H
OH
CH2 OH
D-тагатоза
В действительности, моносахариды с 5 и более атомами углерода
обычно встречаются в водном растворе в циклических формах, в которых
карбонильная группа образует ковалентную связь с атомом кислорода гидроксильных групп. При образовании циклических структур формируются
дополнительно два стереоизомера относительно атома углерода С-1.
49
Циклические формы cахаров с 5 атомами углерода в цикле называются пиранозидами.
CH2 OH
CH2 OH
H
O H
OH
OH
H
H
O OH
H
OH
OH
H
OH
OH
H
H
-D-глюкопираноза
OH
-D-глюкопираноза
- и -формы D-глюкозы превращаются друг в друга в водном растворе, этот процесс получил название мутаротации. Полуацетальный
атом углерода (С-1) называют аномерным атомом углерода.
Кетогексозы также встречаются в форме - и -аномерных форм. В
этих соединениях гидроксильная группа у С-5 (или С-6) реагирует с кетогруппой у С-2, образуя фуранозный (или пиранозный) цикл, содержащий
полукетальную связь.
OH
OH
H
H
OH
OH
CH2 OH O
CH2 OH
CH2 OH O
H
OH
CH2 OH
OH
H
H
H
-D-фруктофураноза
-D-фруктофураноза
Шестичленный цикл в пиранозах имеет конформации кресла и ванны. Эти конформации оказывают существенное влияние на пространственные формы полисахаридов и их биологические функции.
Дисахариды
Дисахариды состоят их двух моносахаридных остатков, соединенных О-гликозидной связью.
CH2 OH
CH2 OH
O
H
H
OH
H
OH
O
H
H
1
4
H
OH
H
H
O
H
OH
OH
H
OH
Мальтоза (О- -D-глюкопиранозил-1-4- -D-глюкопираноза)
50
CH2 OH
CH2 OH
O
OH
H
OH
O
H
1
H
H
O
H
4
H
OH
H
H
H
OH
OH
H
OH
Лактоза (О- -D-галактопиранозил-1-4- -D-глюкопираноза)
Для описания химической структуры олигосахаридов и полисахаридов приняты следующие аббревиатуры моносахаридов:
АРАБИНОЗА….Arа
ФРУКТОЗА ......Fru
ФУКОЗА ...........Fuc
ГАЛАКТОЗА.....Gal
ГЛЮКОЗА.........Glc
МАННОЗА.........Man
РАМНОЗА .......Rha
РИБОЗА........................ ....…..Rib
КСИЛОЗА..........................….Xyl
ГЛЮКУРОНОВАЯ К-ТА.….GLcUA
ГАЛАКТОЗАМИН...........…..GalN
ГЛЮКОЗАМИН................….GlcN
N-Ацилгалактозамин ........…GalNAc
N-ацилглюкозамин.............…GlcNAc
Полисахариды
Гомополисахариды
Линейный полисахарид
Разветвленный полисахарид
А
А
А
А
А
А
А
А
А
Гетерополасахариды
Линейный гетерополисахарид
харид
А
В
Разветвленный гетерополиса-
А
А
В
В
А
А
В
Целлюлоза - основной компонент клеточных стенок растений, наиболее распространенный полисахарид в природе.
51
O
H
H
OH
O
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
O
H
H
O
H
O
H
OH
H
H
H
H
H
O
H
OH
O
H
OH
H
OH
H
OH
Хитин - основной компонент панциря насекомых, крабов, раков, креветок,
второй по распространенности полисахарид в природе.
O
H
O
H
OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
O
H
O
H
H
NH
H3 C
O
H
O
OH
H
H
H
H
H
O
H
OH
O
H
H3 C
NH
H
NH
H
O
H3 C
O
Вопросы для самоконтроля
1. Классификация углеводов.
2. Какие дисахариды встречаются в растениях? Их свойства.
3. Отличается числом хиральных центров молекула глюкозы в ациклической и циклической форме или нет?
4. Объясните почему эквимолярная смесь D-глюкозы и D-фруктозы,
полученная гидролизом сахарозы, называется инвертным сахаром?
5. Аномеры сахарозы?
6. Какие дисахариды встречаются в растениях? Их свойства.
7. Полисахариды растения и их использование в пищевой промышленности.
8. Строение и свойства крахмала.
9. Образование гликозидов и их распространение в растениях.
10. Строение и свойства целлюлозы.
11. Роль фермента инвертазы при получении шоколада?
52
7. Липиды. Обмен липидов в организме
Участие гидролитического фермента липазы в расщеплении жира,
судьба глицерина и судьба жирных кислот (химизм бета-окисления) в
растениях. Обратите внимание на участие коэнзима А как в распаде, так и
синтезе высших жирных кислот.
Гидролиз фосфолипидов с участием фосфолипазы.
Рассмотрите участие ферментов в процессе распада при прорастании семян и синтеза жиров при созревании и прорастании семян.
Липиды природного происхождения - это группа соединений, общей
особенностью которых является отсутствие растворимости в воде. Биологические функции липидов весьма разнообразны. Жиры и масла есть главные формы аккумуляции энергии во многих организмах, фосфолипиды и
стеролы составляют около половины массы биологических мембран. Другие липиды, хотя и присутствуют в относительно низких концентрациях,
играют решающую роль в качестве кофакторов ферментов, переносчиков
электронов, светопоглощающих пигментов, гормонов, эмульгирующих
агентов, гидрофобных анкеров, внутриклеточных передатчиков.
Жиры и масла - это производные жирных кислот, которые в свою
очередь являются производными углеводородов. Полное окисление жирных кислот до СО2 и Н2О в клетке подобно двигателю внутреннего сгорания есть высокоэнергетическая реакция.
Жирные кислоты - это карбоновые кислоты с числом атомов углерода в углеводородной цепи от 4 до 36.
Некоторые природные жирные кислоты
Углеродный
Скелет
12:0
14:0
16:0
18:0
18:1( )
18:2 ( 9,12)
18:3 ( 9,12,15)
18:4 (
5,8,11,14
)
Структура
СН3(СН2)10СOOH
СН3(СН2)12СOOH
СН3(СН2)14СOOH
СН3(СН2)16СOOH
СН3(СН2)7СH=CH (CH2)7COOH
СН3(СH2)4СН=СHCH2CH=CH(CH2)7СОOH
СH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH-(CH2)7COOH
CH3(CH2)2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH-CH2CH=CH(CH2)3COOH
Название
жирн. кислоты
Лауриновая
Миристиновая
Пальмитиновая
Стеариновая
Олеиновая
-Линолевая
Линоленовая
Тплавл.
С
44,2
53,9
63,1
69,6
13,4
-5
- 11
Арахидоновая
- 49,5
Положение двойной связи в жирных кислотах обозначается знаком
. Двойные связи в ненасыщенных жирных кислотах имеют цисконфигурацию.
53
В позвоночных животных свободные жирные кислоты циркулируют в крови, связанные с сывороточным альбумином. Однако в основном
жирные кислоты представлены в виде производных - сложных эфиров и
амидов. Самые простейшие липиды, сконструированные из жирных кислот, представляют собой триацилглицеролы (или триглицериды). В
большинстве клеток эукариот триацилглицеролы образуют отдельную фазу жировых капелек в водном цитозоле.
Триацилглицеролы обеспечивают запас энергии в организмах. Некоторые люди имеют 15-20 кг триацилглицеролов, сохраняемые в адипоцитах в подкожных областях, эти количества обеспечивают запас энергии
на несколько месяцев. Триацилглицеролы служат также изолирующим
материалом, защищающим организм от переохлаждения. Большинство
продуктов питания содержат триацилглицеролы.
Жирнокислотный состав природных жиров
Состав
при комн.
t(25 C)
Оливковое масло
Коровье масло
Жирные кислоты
Насыщенные
ненасыщеные
С4 - С12 С14 С16 С18
С16 С18
<2
< 2 13
3
80
11
10
26
11
10
Жидкое
Твердое
(размяг.)
Коровий жир
Твердое
<2
< 2 29
21
46
(хрупкое)
При гидролизе триацилглицеролов образуются мыла.
+K O
O
H2 C
O
R1
O
HC
O
R2
H2 C
KOH
HC
омыление
+
+K O
O
R2
C OH
H2
O
C O
H2
R1
OH
OH
O
+K O
O
R3
R3
Воска служат источником запасенной энергии и водонепроницаемым
покрытием, они представляют сложные эфиры длиноцепочечных насыщенных и ненасыщенных жирных кислот (имеющих от 14 до 36 атомов
углерода) с длиноцепочечными спиртами (имеющими от 16 до 30 углеродных атомов).
Основной компонент пчелиного воска:
O
CH3 (CH2 )14
O
54
(CH2 )29 CH3
Характерной особенностью биологических мембран является двойной липидный слой, который служит барьером для проникновения полярных молекул и ионов.
Основные классы запасных и мембранных липидов
Мембранные липиды
(полярные)
Запасные липиды
(нейтральные)
|
|
|
|
|
Фосфолипиды
Триацилглицеролы
Глицерофосфолипиды
Глицерин
Глицерин
Жирная к-та
Жирная к-та
Жирная кта
Гликолипиды
Сфинголипиды
Жирная к-та
Сфингозин
Жирная к-та
Жирная к-та
РО4
РО4
Спирт
Спирт
Сфингозин
Жирная к-та
Глюкоза или
галактоза
Глицерофосфолипиды являются производными фосфатидиловой кислоты. В некоторых фосфолипидах жирные кислоты присоединяются через
простые эфирные связи.
CH
O
HC
O
O
O
P
C C
H2 H2
CH3
O
+
Тромбацитарный фактор активации
OCH2 CH2 N(CH3 )3
O-
55
Сфинголипиды будучи производными сфингозина (аминоспирта) являются центрами биологического распознавания на поверхности клетки, так например, они служат детерминантами групп крови человека А, В и О.
Сфингозин
Жирная к-та
Glc
О-Антиген
Fuc
Gal
GalNAc
Gal
Сфингозин
Glc
А-Антиген
Fuc
Жирная к-та
Gal
GalNAc
Gal
GalNAc
Сфингозин
Glc
В-Антиген
Fuc
Жирная к-та
Gal
GalNAc
Gal
Gal
Полярные липиды агрегируют в воде с образованием мицелл, бислойных мембран, липосом.
Мицелла
Бислойная мембрана
Липосома
Кроме запасных и мембранных липидов, играющих сравнительно
пассивную роль в организмах, встречаются липиды с высокой биологической активностью. Они включают сотни стероидов и большое число изопреноидов. Изопреноидами являются жирорастворимые витамины A, D, E,
K.
Липиды не растворимы в воде, их экстрагируют органическими растворителями, фракционируют и детектируют хроматографическими методами.
Пути превращения различных липидов (жиры, фосфолипиды, гликолипиды), их распад и синтез не являются одинаковыми.
56
Метаболизм липидов
Гидролитическое расщепление жиров (как наиболее распространенного веществ в классе липидов) катализируется ферментами липазами. В
ротовой полости переваривания жиров не происходит, т.к. в слюне липазы
отсутствуют. В желудочном соке содержится липаза в незначительном количестве, которая катализирует распад жиров, находящихся в эмульгированном состоянии (молоко). В основном переваривание жиров происходит
в тонких кишках. В двенадцатиперстную кишку поступает сок поджелудочной железы и желчь. В соке поджелудочной железы содержится липаза,
в желчи - желчные кислоты, соли которых являются эмульгаторами жиров,
благодаря им образуется тонкая устойчивая эмульсия жиров с диаметром
частиц 0,5 мкм и меньше. В тонких кишках после переваривания пищи, богатой жирами, можно обнаружить жирные кислоты, их соли и смесь моно-,
ди- и триацилглицеролов в виде тонкой эмульсии. Глицерин, хорошо растворимый в воде, всасывается стенками кишок. Всасывание жирных кислот идет в форме комплексов с желчными кислотами. Некоторое количество жира в виде капелек диаметром менее 0,5 мкм может всосаться стенкой кишок в форме эмульсии моноглицеридов (хиломикроны).
Распад жиров в организме происходит с образованием конечных
продуктов СО2 и Н2О. Распад жиров начинается с их гидролиза под действием липаз до глицерина и жирных кислот, пути распада последних различны. Превращение глицерина (подобно превращению углеводов) начинается с его фосфорилирования под действием фермента фосфоферазы, катализирующей перенос фосфатного остатка от молекулы АТФ на молекулу
глицерина.
OH
OH
OH
+
АТФ
OH
+
АДФ
O[H2 PO3 ]
OH
Глицерофосфорная кислота затем подвергается окислению с образованием
фосфоглицероальдегида.
O
OH
OH
O[H2 PO 3 ]
-
+
-2е , -2Н
H
OH
+O
оксидаза
+
H 2O
O[H2 PO 3 ]
Далее возможны два пути: а. синтез гликогена, б. последующий распад до
молочной кислоты и ее аэробное окисление с образованием СО2 и Н2О.
57
-Окисление насыщенных жирных кислот
Митохондриальное окисление жирных кислот до конечных продуктов проходит в три стадии. На первой стадии происходит -окисление
жирных кислот, при котором удаляется фрагмент цепи с двумя углеродными атомами с карбонильного конца жирнокислотной цепи в форме ацетил-СоА. Для примера пальмитиновая кислота с 16 атомами углерода в цепи проходит через 7 последовательных реакций окисления с потерей каждый раз двух атомов углерода в форме ацетил-СоА.
CH 3
CH 2
CH 2
CH 2
CH 2
CH 2
8 молекул ацетил-СоА
CH 2
- окисление
CH 2
CH 2
CH 2
II - стадия
CH 2
Цикл обмена
CH 2
лимонной
кислоты
CH 2
CH 2
CH 2
O
O
I – стадия
16 СО2
-
64 е
-
III - стадия
НАДН, ФАДН2
Митохондриальная цепь
передачи электронов
-
е
2Н+ + 1/2О2
Н2О
АДФ + РО43-
АТФ
Жирная кислота до процесса -окисления активируется.
(С16)
пальмитиновая к-та
R
C C C
H2 H2 H2
S
R
еноил-СоА
гидратаза
C C
H2 H
пальматоил - СоА
O
ацил-СоА
дегидрогеназа
CoA
ФАД (флавинадениндинуклеотид)
ФАД-Н2
C
H
S
O
Н2 О
58
CoA
OH
R
C C
H2 H
C
H2
O
НАД
НАД-Н
-гидроксиацетил-СоА
дегидрогеназа
R
C
H2
O
C
H2
S
R
C
H2
CoA
O
ацил-СоА
ацетилтрансфераза
(С14)
Миристиновая к-та
CoA
S
СоА-SH
CoA
S
+
H3 C
S
CoA
O
O
миристидил-СоА
ацетил-СоА
При полном -окислении пальметиновой кислоты образуется 8 молекул ацетил-СоА.
Метаболизм полиненасыщенных жирных кислот.
Окисление полиненасыщенных жирных кислот требует дополнительно следующих ферментов: еноил-СоА изомеразы и НАДФН-зависимой 2,4-диеноил-СоА редуктазы.
O
12
Линолевая кислота
(18:2) 9,12
9
S
-окисление
(3 цикла)
O
S
CoA
еноил-СоА
изомераза
S
-окисление
O
(1 цикл)
2,4-диенол-СоА
S
CoA
S
CoA
S
CoA
O
редуктаза
еноил-СоА
изомераза
O
O
-окисление
(4 цикла)
5 молекул ацетил-СоА
59
CoA
CoA
Таким образом, при метаболизме линолевой кислоты образуется 9 молекул
ацетил-СоА.
Вопросы для самоконтроля
1. Температуры плавления жирных кислот и их структурные особенности.
2. Ферментативный гидролиз жира.
3. Какова судьба глицерина и высших жирных кислот, полученных в результате гидролиза жира?
4. Какие дегидогеназы принимают участие в реакциях распада высших жирных кислот, на каких этапах?
5. В чем состоит роль коэнзима А и его производных в обмене высших
жирных кислот?
6. Напишите уравнение реакции гидролиза фосфолипидов. Назовите
продукты гидролиза. Какова судьба полученных веществ?
7. Свойства липидов и липидных мембран.
8. Методы разделения липидов.
9. Условия хранения липидов.
10.Влияние полярности липидов на их растворимость в воде (на примере триацилглицеролов).
11. Использование фосфолипидов в пищевой промышленности.
9. Обмен азота в растительных организмах
В данном разделе необходимо ознакомиться с ассимиляцией
молекулярного азота, превращением его в нитраты и нитриты, восстановлением последних до аммиака, участием аммиака в биосинтезе аминокислот. Изучите другие пути биосинтеза аминокислот. Особое внимание обратите на процессы переаминирования и ферменты, участвующие в нем.
Превращения отдельных аминокислот. Диссимиляция аминокислот: их
декарбоксилирование и деаминирование.
Условия, необходимые для биосинтеза белков. Участие ферментов.
Для большей части культивируемых человеком растений источником
азота являются аммиак и нитраты почвы. Лишь некоторые из растений способны усваивать непосредственно молекулярный азот атмосферы и превращать его в органические азотистые вещества своего тела. Источником аммиака в почве служат остатки и выделения животных и растений, разлагающиеся в почве под влиянием жизнедеятельности живущих в ней микроорганизмов. Разложение органических азотистых соединений, попадающих в
почву с остатками и выделениями растений и животных, происходит таким
образом, что, в конце концов, из них образуется аммиак. Процесс разложения
в почве белков, аминокислот, мочевины и других органических азотистых
60
соединений получил название аммонификации, а вызывающие его почвенные организмы — аммонификаторов.
Эти микроорганизмы имеют очень активные ферменты. При разложении белков аммонификаторы прежде всего гидролизуют их с помощью мощных протеолитических ферментов, образуя аминокислоты. Свободные аминокислоты подвергаются далее дезаминированию с образованием в итоге
аммиака.
Процесс дезаминирования у аммонифакторов в зависимости от условий может происходить по-разному. Простейший путь дезаминирования — гидролитическое дезаминирование, при котором из аминокислоты и воды образуются соответствующая оксикислота и аммиак:
RCHNH2—COOH + H2O→RCHOH—COOH + NH3
Если разложение белков микроорганизмами идет в аэробных условиях, т. е. при доступе кислорода воздуха, то дезаминирование аминокислот приводит к образованию аммиака а соответствующих кетокислот:
RCHNH 2 —COOH + 1/2 O 2 → RCO—COOH + NH 3
При восстановительном дезаминировании из аминокислоты получаются аммиак и соответствующая жирная кислота:
RCHNH2—COOH + 2Н+ → RCH2— COOH + NH3
В анаэробных условиях, при которых часто происходит гниение
белков, многие микроорганизмы разлагают аминокислоты таким образом, что одна из них окисляется, а другая восстанавливается, причем
выделяется аммиак:
R1CHNH2
R2CHNH2 + H2O
R1CO + R2CH2 + NH3
+
COOH
COOH
COOH
COOH
Образовавшаяся кетокислота снова вступает в окислительновосстановительную реакцию еще с одной молекулой исходной аминокислоты. При подобном сопряженном окислительно-восстановительном
разложении гликокола и аланина суммарное уравнение процесса имеет
следующий вид:
СН3—CHNH2—СООН + 2NH2CH2—COOH→ЗСН3—COOH + 3NH3 + СО2
Аланин
Гликокол
Уксусная кислота
При анаэробных условиях в почве может происходить также декарбоксилирование аминокислот; образуются амин и диоксид углерода:
RCH2NH2 + CO2
RCHNH2
COOH
Амин далее разлагается бактериями до СО 2 , воды и аммиака.
61
Значительное количество аммиака образуется в почве при разложении мочевины, попадающей в почву с навозом и нечистотами. Аммонификация мочевины осуществляется особой группой бактерий — уробактериями. По-видимому, процесс разложения мочевины уробактериями
идет таким образом, что наряду с аммиаком образуется аммонийная соль
карбаминовой кислоты:
ONH4
NH2
OH
O C
NH3 + O C
+ H2O
O C
NH2
NH2
NH2
Карбаминовая
кислота
Мочевина
Аммонийная соль
карбаминовой кислоты
Образовавшаяся аммонийная соль карбаминовой кислоты далее
взаимодействует с какой-либо оксикислотой, образующейся в результате
жизнедеятельности бактерий, и дает гидрокарбонат аммония и соответствующую аминокислоту. Так, например, взаимодействие с молочной
кислотой (обычный продукт жизнедеятельности бактерий) приводит к
образованию аланина и гидрокарбоната аммония:
ONH4
O
C
OH
+ H3C
NH2
Аммонийная соль
карбаминовой кислоты
C
H
NH2
O
C
H3C
OH
C
H
Молочная кислота
Аланин
O
C + NH4HCO3
OH
Гидрокарбонат
аммония
Аммиак, образовавшийся в почве при аммонификации органических
азотистых соединений, либо поглощается корневой системой растений,
либо подвергается окислению до нитритов и нитратов благодаря жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий. Образующиеся при этом
нитраты так же, как и аммиак, поглощаются корневой системой и используются растениями для построения аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и других азотистых соединений.
Некоторые из живущих в почве микроорганизмов способны усваивать молекулярный азот воздуха и превращать его в аминокислоты и белки. Эти микроорганизмы, открытые в 1894 г. С. Н. Виноградским, играют
большую роль в обогащении почвы азотистыми соединениями, а следовательно, в повышении ее плодородия.
Представителями свободноживущих почвенных бактерий, способных
ассимилировать азот воздуха, являются анаэробные бактерии Clostridium и
аэробные, принадлежащие к роду Azotobacter. Молекулярный азот воздуха
могут также связывать некоторые живущие в почве и водоемах микроскопические водоросли, принадлежащие к группе синезеленых водорослей
(цианобактерий). Это, например, доказано для синезеленых водорослей, на62
селяющих рисовые поля. Показано также, что молекулярный азот усваивают
фотосинтезирующие бактерии, а также лишайники и некоторые высшие
растения, содержащие в качестве симбионтов цианобактерий. Во Вьетнаме
и Калифорнии на рисовых полях специально разводят водяной папоротник
Azolla, в листьях которого живут усваивающие молекулярный азот цианобактерий. Благодаря этому папоротнику рисовые поля обогащаются азотом, и урожайность риса повышается.
С. Н. Виноградский и С. П. Костычев высказали гипотезу, согласно которой первым продуктом усвоения молекулярного азота бактериями является аммиак, который далее вступает в реакции с различными продуктами
превращения углеводов и дает аминокислоты. Превращение молекулярного
азота в аммиак происходит восстановительным путем, по-видимому, через
гидразин:
N
N
+2H+
+2H+
H2N
NH2
+2H+
2NH3
Впервые Карнаану, а затем другим ученым с помощью бесклеточных
экстрактов из разрушенных клеток Azotobacter, Clostridium, Klebsiella и синезеленых водорослей удалось воспроизвести in vitro процесс фиксации азота
воздуха и образования из него аммиака.
С глубокой древности известно, что бобовые растения — соя, люцерна, клевер, люпин и т. д. — не нуждаются в азотистых удобрениях и сами
обогащают почву азотом. Таким образом, бобовые резко отличаются в этом
смысле от всех других растений. Этой способностью они обязаны бактериям, живущим на их корнях в особых желвачках, называемых клубеньками.
Клубеньковые бактерии, будучи выделены из клубеньков в чистую
культуру, могут усваивать молекулярный азот лишь тогда, когда в питательной среде присутствуют некоторые метаболиты, например арабиноза, или
если в питательной среде присутствует культура растительной ткани. Важным условием является также низкая концентрация кислорода.
Развитие клубеньковых бактерий на корнях бобовых растений —
пример симбиоза. Бактерии питаются теми органическими веществами, которые доставляет им высшее растение, асами снабжают последнее азотистыми соединениями, образующимися в результате связывания молекулярного азота атмосферы.
Большой интерес представляет наличие в клубеньках бобовых растений вещества, которое аналогично гемоглобину крови. Как и гемоглобин, это
вещество, названное легоглобином, легко присоединяет молекулярный кислород и образует оксилегоглобин: Легоглобин + О2
Легоглобин О2
(оксилегоглобин). Это вещество играет очень важную роль в обмене веществ клубеньков и клубеньковых бактерий. Оно содержится только лишь в
клубеньках растений, зараженных «эффективными» штаммами клубеньковых бактерий.
Обычно клубеньки бобовых содержат около 4% легоглобина на сухое
вещество. Легоглобин сои состоит из двух основных компонентов, разли63
чающихся по скорости движения при электрофорезе, по форме кристаллов и
по аминокислотному составу. Молекулярная масса быстро движущегося
компонента равна 16 000, содержание железа составляет 0,34%; медленно
движущийся компонент имеет молекулярную массу 15 400 и содержит 0,29%
железа. Процесс фиксации азота клубеньками бобовых растений стимулируется молибденом и кобальтом. Усиление фотосинтеза, например, при повышенной концентрации СО2 в воздухе также стимулирует у бобовых растений
азотфиксацию. Существенным успехом на пути выяснения химизма фиксации азота бобовыми растениями явились опыты, в которых удалось показать
фиксацию в гомогенатах, полученных путем механического разрушения
клубеньков. При этом установлено, что азотфиксирующая способность
свойственна фракции бактероидов, т. е. клубеньковых бактерий, которые в
результате развития в клетках высшего растения сильно изменили свою физиологию и форму. Вместе с тем эти опыты показали, что легоглобин не принимает непосредственного участия в процессе фиксации молекулярного азота, а, активно связывая кислород, создает необходимые для фиксации микроаэрофильные условия в клубеньке и вместе с тем транспортирует к бактероидам кислород, необходимый для их дыхания и синтеза АТР.
Из бесклеточных экстрактов, полученных из различных микробов, усваивающих молекулярный азот, выделен ферментный комплекс — нитрогеназа, который катализирует процесс восстановления азота до аммиака.
Нитрогеназа состоит из двух белков — белка I (по прежней терминологии
азоферредоксина), содержащего негеминовое железо, и белка II (ранее называвшегося молибдоферредоксином), имеющего в своем составе молибден и
негеминовое железо. Белок I — димер с молекулярной массой протомера 27
000—30 000. Он содержит четыре атома железа, связанные с четырьмя атомами сульфидной серы. Белок II — тетрамер с молекулярной массой около
220 000, он включает 24 атома железа, 24 атома серы и 2 атома молибдена.
Нитрогеназа катализирует не только восстановление молекулярного
азота до аммиака, но и восстановление ряда других субстратов — ацетилена
С2На-до-этилена С2Н4, ионов водорода до молекулярного водорода, оксида
азота N2O до Н2О и N2, азида натрия NaN3 до NH3 и Н2.
Восстановление ацетилена в этилен с последующим газохроматографическим определением последнего широко используется в настоящее
время как быстрый и весьма чувствительный косвенный метод количественного учета интенсивности фиксации азота.
Для осуществления процесса фиксации молекулярного азота необходимы источник энергии в виде АТР и приток электронов. Их источники у
разных азотфиксирующих микроорганизмов различны. У анаэробов, подобных Clostridium pasteurianum, это процесс брожения, сопровождающийся
фосфорокластическим расщеплением пировиноградной кислоты и образованием ацетилфосфата:
64
O
H3C
C
O
C
O
H3PO4
H3C
OH
C
O
+
CO2 +
H2
PO3H2
Ацетилфосфат затем отдает заключенную в нем энергию ADP с образованием АТР, используемого в процессе азотфиксации. Источником
электронов, необходимых для восстановления азота, у анаэробов также
служит пировиноградная кислота.
У аэробов, подобных азотобактеру и клубеньковым бактериям, источник АТР и электронов — процесс дыхания, а у фотосинтезирующих
азотфиксаторов — процесс фотосинтеза. Перенос электронов от их источника к нитрогеназе у всех азотфиксирующих микробов происходит при участии
негеминовых железопротеидов (ферредоксинов). «Топливом», используемым
в процессе генерации энергии, необходимой для осуществления азотфиксации, и источником углеродных соединений, связывающих образовавшийся
аммиак, служат углеводы и полимеры β-оксимасляной кислоты.
Вместе с тем, как указано выше, нитрогеназа катализирует восстановление гидратированных ионов водорода до молекулярного водорода. Этот
последний при участии фермента гидрогеназы поглощается клетками микробов-азотфиксаторов, образуя при окислении АТР, необходимый для
процесса азотфиксации
Некоторые штаммы клубеньковых бактерий имеют закодированную в
плазмиде очень активную гидрогеназу и поэтому интенсивно окисляют молекулярный водород, образующийся под действием нитрогеназы. Такие
штаммы при инокуляции бобовых дают гораздо более продуктивные растения, чем обычные штаммы не обладающие или обладающие слабой гидрогеназой.
Образовавшийся при азотфиксации аммиак вступает в реакцию с αкетоглютаровой кислотой и дает глютаминовую кислоту:
O
NH2 H H
O H H
O
O
O
NH3 + C
C
C C C C + H2O
C C C C
+ 2H+
HO
OH
OH
HO
H H H
H H
Глютаминовая кислота под влиянием фермента глютаминсинтетазы,
связывая затем еще одну молекулу аммиака, дает глютамин. Глютамин, в
свою очередь взаимодействуя с α-кетоглютаратом под влиянием фермента
глютаматсинтазы, образует две молекулы глютаминовой кислоты. Эта
реакция и фермент глютаматсинтаза играют важную роль в усвоении аммиака растениями.
При декарбоксилировании, переаминировании и других превращениях глютаминовая кислота может дать начало γ-аминомасляной кислоте, аспарагину и ряду аминокислот.
65
В настоящее время выяснена природа ассимилирующих молекулярный азот симбиотических микроорганизмов, развивающихся в корневых
клубеньках некоторых кустарников и древесных растений — это актиномицеты.
К числу таких растений принадлежат, например, лох (Eleagnus) и
ольха (Alnus). Интересно, что фиксация азота корневыми клубеньками этих
растений, так же как и у бобовых, стимулируется кобальтом. Опыты с меченым азотом 15N показали, что в отличие от Azotobacter, Clostridiam и клубеньков бобовых растений, где первыми продуктами ассимиляции молекулярного азота являются глютаминовая кислота, глютамин и аспарагин, в
клубеньках ольхи меченый азот обнаруживается в первую очередь не
только в глютаминовой кислоте, но и в цитруллине, содержание которого в
клубеньках ольхи особенно велико. У сои и вигны важнейшими продуктами фиксации азота являются аллатоин и аллантоиновая кислота.
Вопросы для самоконтроля
1.Усвоение азота растениями. Окисление его до нитритов и нитратов.
2.Биосинтез аминокислот растениями.
3.Судьба синтезированных аминокислот.
4.Охарактеризуйте реакции переаминирования, дезаминирования
и декарбоксилирования.
1.
2.
Основная литература
Щербаков В.Г. Биохимия / В.Г. Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова, А.Д. Минакова – СПб.: ГИОРД, 2009. – 472 с.
Проскурина И.К. Биохимия / И.К. Проскурина.– М.: Academia, 2012.336 с.
Дополнительная литература
3. Комов В.П. Биохимия: уч. для вузов / Комов В.П., В.Н. Шведова. 3
изд. – М.: ДРОФА, 2008. – 640 с.
4. Дмитриев А.Д. Биохимия: учебное пособие/ А.Д. Дмитриев, Е.Д. Амбросьева. – М.: Дашков и Ко, 2009. – 168 с.
5. Гидранович В.И. Биохимия: учебное пособие/ В.И. Гидранович, А.В.
Гидранович. – Минск, 2012. – 528 с.
6. Ковалевская Н.И. Биологическая химия: учебное пособие/ под ред. Н.И.
Ковалевской-2-е изд., перераб. и доп. – М.:Академия, 2008 -256 с.
7. Ершов Ю.А. Общая биохимия и спорт: учебное пособие/ Ю.А. Ершов –
М.:изд-во МГУ, 2010. - 368 с.
8. Плакунов В.К. Основы динамической биохимии: учебное пособие/ Плакунов В.К., Николаев В.А.. – М.: Логос, 2010. – 216 с.
9. Нельсон Д. Основы биохимии Ленинджера. В 3 т./ Д. Нельсон, М.Кокс. –
М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 694 с.
10. Васюкова А.Т. Технология продукции общественного питания. 2 изд./
А.Т. Васюкова, А.С. Ратушный – Издательский дом «Дашков и К», 2009.
66
11. Казаков Е.Д. Биохимия зерна и хлебопродуктов. Учебник для Вузов/
Е.Д. Казаков, Г.П. Карпиленко. Санкт-Петербург. – СПб.: ГИОРД, 2005.
– 508 с.
12. Кольман Я.Я. Наглядная биохимия / Перевод с нем. Л.В. Козлова, Е.С.
Левиной, П.Д. Решетова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 469
с.
13. Коничев А.С. Биохимия: задачи и упражнения/ А.С. Коничев и д.р. –
М.: Колосс, 2007. – 140с.
14. Кретович В.Л. Биохимия растений/ В.Л. Кретович – М.: Высшая школа, 1986. – 503 с.
15. Биологическая химия: учебник/ под ред. С.И. Северина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. – 624 с.
16. Неверова О.А. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения/ О.А. Неверова, Г.А. Гореликова, В.М. Позняковский. Сибирское Университетское издательство Новосибирск,
2007. – 403с.
17. Рогожин В.В. Биохимия молока и молочных продуктов: Учебное пособие для вузов. – СПб.: ГИОРД, 2006. –320с.
18. Рогожин В.В. Биохимия мышц и мяса: Учебное пособие для вузов. –
СПб.: ГИОРД, 2006. – 240с.
67
Грузинов Евгений Владимирович
Евтушенко Анатолий Михайлович
Крашенинникова Ирина Геннадьевна
Якунина Елена Сергеевна
БИОХИМИЯ
Учебно-методическое пособие по
самостоятельной работе
Подписано к печати:
Тираж:
Заказ №
68
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ
И УПРАВЛЕНИЯ имени К.Г.Разумовского
Институт «Технологический менеджмент»
Кафедра «Технология продуктов питания и экспертиза товаров»
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор института
«Технологический менеджмент»
______
_______
«___» ________________2012
ТЕСТЫ ДИСЦИПЛИНЫ
БИОХИМИЯ
Направление подготовки: 260100 «Технология продуктов питания»
Форма обучения:
очная полная (3 курс),
заочная полная (3 курс)
заочная сокращенная (3 курс)
Москва-2012
УДК 577.1
Обсуждены и одобрены на заседании кафедры «Технология продуктов
питания и экспертиза товаров» Московского государственного университета
технологий и управления (протокол №1 от 03.09.2012г.).
Крашенинникова И.Г., Евтушенко А.М., Якунина Е.С. , Грузинов Е.В.
Биохимия: тесты. – М.: МГУТУ, 2012. – 48 с.
Составители:
Крашенинникова И.Г. – профессор кафедры «Технология продуктов
питания и экспертиза товаров», д.т.н.
Евтушенко А.М. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», д.х.н.
Грузинов Е.В. - профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», д.х.н.
Якунина Е.С. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», к.х.н.
Рецензенты:
Журавко Е.В. – профессор кафедры «Технология продуктов питания и
экспертиза товаров», д.т.н.
Структура тестовых программ по курсу дисциплины «Биохимия» отвечает
требованиям, предъявляемым Министерством образования и науки РФ к
контрольно-обучающим программам. Они включают в себя: задания закрытого
типа (с единичным и с множественным выбором), задания на
последовательность (порядок) и задания на соответствия.
©Московский
государственный
технологий и управления, 2012.
109004, Москва, Земляной вал, 73
университет
© Крашенинникова И.Г., Евтушенко А.М.,
Якунина Е.С., Грузинов Е.В.
2
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Белковые вещества ...................................................................................................... 4
Ферменты ................................................................................................................... 14
Витамины ................................................................................................................... 21
Углеводы и их обмен ................................................................................................ 28
Липиды. Обмен липидов в организме ..................................................................... 32
Взаимосвязь процессов обмена веществ в организме ........................................... 40
Ответы ........................................................................................................................ 44
Литература ................................................................................................................. 48
3
Белковые вещества
1. Выберите белок, выполняющий в организме человека защитную функцию:
а) церулоплазмин
б) гемоглобин
в) вердоглобин
г) фибриноген
д) миозин
2. Выберите качественную реакцию на α-аминогруппу аминокислот,
входящих в состав белковой молекулы:
а) троммера
б) ксантопротеиновая
в) биуретовая
г) нингидриновая
д) милона
3. Выберите из приведенных аминокислот заменимую:
а) триптофан
б) метионин
в) валин
г) лизин
д) глутаминовая
4. Выберите белок, обладающий каталитической активностью:
а) гемоглобин
б) химотрипсин
в) глюкагон
г) глютелин
5. Выберите качественную реакцию для идентификации цистина и цистеина:
а) биуретовая
б) нингидриновая
в) ксантопротеиновая
г) троммера
4
д) фоля
6. Укажите аминокислоту, содержащую прочно связанную серу:
а) глицин
б) алании
в) серин
г) треонин
д) метионин
7. Укажите белки, входящие в состав сыворотки крови:
а) гистоны + протамины
б) альбумины + глобулины
в) проламины + глютелины
г) пепсин + пепсиноген
д) трипсин + трипсиноген
8. Укажите белки сыворотки крови, подвергающиеся высаливанию при 50%ном насыщении сульфатом аммония:
а) гистоны
б) проламины
в) глютелины
г) альбумины
д) глобулины
9. Выберите из приведенного списка незаменимую аминокислоту:
а) глицин
б) лизин
в) серин
г) алании
д) тирозин
10.Укажите принцип, положенный в основу классификации простых белков:
а) особенность первичной структуры
б) термостабильность
в) термолабильность
5
г) высокая молекулярная масса
д) физико-химические свойства
11.Укажите белки сыворотки крови, подвергающиеся высаливанию при
100%-ном насыщении сульфатом аммония:
а) гистоны
б) проламины
в) глютелины
г) альбумины
д) глобулины
12.Выберите из приведенного списка отрицательно заряженную
аминокислоту:
а) серин
б) лизин
в) глутаминовая
г) метионин
д) гистидин
13.Укажите уровень структурной организации белковой молекулы, который
сохраняется после действия денатурирующих агентов:
а)вторичный
б) первичный
в) третичный
г) четвертичный
д) вторичный и третичный
14.При фракционировании белков часто используется метод адсорбционной
хроматографии. Укажите принцип, лежащий в его основе:
а) различие в сорбируемости
б) различие в растворимости
в) различие в денатурации
г) различие в денатурации
д) различие в рН среды
6
15.Выберите из приведенного списка положительно заряженную
аминокислоту:
а) метионин
б) лизин
в) серии
г) треонин
д) фенилаланин
16.Укажите принцип, положенный в основу классификации сложных белков:
а) химическая природа белкового компонента
б) аминокислотный состав
в) растворимость
г) химическая природа простетической группы
д) способность к денатурации
17.Укажите принцип, положенный в основу метода электрофоретического
разделения белков:
а) величина молекулы белка
б) способность адсорбироваться
в) специфичность белка
г) способность гидролизоваться
д) величина заряда белка
18.Выберите из приведенного списка отрицательно заряженную
аминокислоту:
а) серин
б) лизин
в) глутаминовая
г) метионин
д) гистидин
19.Выберите правильное продолжение фразы: «Незаменимыми
аминокислотами» называются те, которые...:
а) положительно заряженные
7
б) отрицательно заряженные
в) синтезируются в организме
г) не синтезируются в организме
д) не обладают зарядом
20.Укажите метод очистки белка от низкомолекулярных примесей:
а) высаливание
б) диализ
в) электрофорез
г) гидролиз
д) денатурация
21.Назовите гетероциклическую аминокислоту:
а) серин
б) лизин
в) метионин
г) тирозин
д) триптофан
22.«Азотистое равновесие» - это состояние азотистого обмена,
соответствующее:
а) здоровому молодому организму
б) беременной женщине
в) стареющему организму
г) растущему организму
д) послеоперационному состоянию
23.Укажите качественную реакцию на тирозин:
а) Пиотровского
б) Фоля
в) Миллона
г) Адамкевича
д) Троммера
24.Укажите белок растительного происхождения:
8
а) клупеин
б) инсулин
в) оризенин
г) сальмин
д) альбумин
25.Выберите показатель, который не влияет на величину изоэлектрической
точки белка:
а) рН среды
б) ионы солей
в) концентрация белка
г) ионы диссоциации воды
д) примеси хлорида натрия
26.Укажите аминокислоту, у которой отсутствует асимметрический атом
углерода:
а) изолейцин
б) лейцин
в) валин
г) метионин
д) глицин
27.Укажите аминокислоту, имеющую 4 стереоизомера:
а) глицин
б) серин
в) треонин
г) алании
д) цистеин
28.Отрицательный азотистый баланс – это состояние азотистого обмена,
соответствующее:
а) людям пожилого возраста
б) людям молодого возраста
в) беременным женщинам
9
г) растущему организму
д) людям с избыточной массой тела
29.Выберите из приведенного списка незаменимую аминокислоту:
а) глицин
б) лизин
в) серин
г) алании
д) тирозин
30. Укажите химическое соединение, используемое в качестве эталона для
соотнесения аминокислот к определенному стереохимическому ряду:
а) глицерин
б) D-глюкоза
в) L-глюкоза
г) галактоза
д) D-глицериновый альдегид
31.Тирозин используется в качестве субстрата для синтеза тироксина.
Укажите химический элемент, участвующий в этом процессе:
а) медь
б) кальций
в) йод
г) железо
д) цинк
32.Укажите аминокислоту, содержащую прочно связанную серу:
а) глицин
б) алании
в) серин
г) треонин
д) метионин
33.Укажите пару аминокислот в полипептиде, пептидную связь между
которыми гидролизует трипсин:
10
а) мет-лиз
б) гли-вал
в) вал-мет
г) арг-лиз
д) ала-про
34.Укажите принцип, положенный в основу классификации простых белков:
а) особенность первичной структуры
б) термостабильность
в) термолабильность
г) высокая молекулярная масса
д) физико-химические свойства
35.Выберите трипептид, пептидные связи в котором будет гидролизовать
химотрипсин:
а) фен-тир-три
б) ала-вал-лиз
в) мет-ала-лиз
г) гли-иле-мет
д) вал-сер-цис
36.Укажите аминокислоту, обладающую лабильной метильной группой:
а) лизин
б) алании
в) глицин
г) метионин
д) триптофан
37.Выберите пептид, принимающий участие в процессе пищеварения:
а) окситоцин
б) вазопрессин
в) секретин
г) кортикотропин
д) глюкагон
11
38.Выберите из приведенного списка положительно заряженную
аминокислоту:
а) метионин
б) лизин
в) серин
г) треонин
д) фенилаланин
39.Выберите показатель, который не влияет на величину изоэлектрической
точки белка:
а) рН среды
б) ионы солей
в) концентрация белка
г) ионы диссоциации воды
д) примеси хлорида натрия
40.Назовите гетероциклическую аминокислоту:
а) Серин
б) лизин
в) метионин
г) тирозин
д) триптофан
41.Укажите основные типы связей, характерные для первичной структуры
белковой молекулы:
а) гидрофобные
б) водородные
в) дисульфидные
г) ионные взаимодействия
д) пептидные
42. Расставьте следующие катионы и анионы в порядке убывания
растворяющего действия по отношению к белку: (А, В, Б, Д, Г)
12
а) Li+
б) P2O74в) Na+
г) Iд) PO4343. Расставьте следующие катионы и анионы в порядке убывания
растворяющего действия по отношению к белку: (Г, А, В, Б, Д)
а) PO43б) HCO3в) CNSг) K+
д) Cl44. Альбумины – это белки:
а) хорошо растворимые в воде и крепких солевых растворах
б) нерастворимые в воде, но растворимые в солевых растворах умеренных
концентраций
в) растворимые в 60-80% растворе этилового спирта
г) растворимые в разбавленных растворах щелочей
45.Проламины – это белки:
а) хорошо растворимые в воде и крепких солевых растворах
б) нерастворимые в воде, но растворимые в солевых растворах умеренных
концентраций
в) растворимые в 60-80% растворе этилового спирта
г) растворимые в разбавленных растворах щелочей
46. Глобулины – это белки:
а) хорошо растворимые в воде и крепких солевых растворах
б) нерастворимые в воде, но растворимые в солевых растворах умеренных
концентраций
в) растворимые в 60-80% растворе этилового спирта
г) растворимые в разбавленных растворах щелочей
13
47. Глютелины – это белки:
а) хорошо растворимые в воде и крепких солевых растворах
б) нерастворимые в воде, но растворимые в солевых растворах умеренных
концентраций
в) растворимые в 60-80% растворе этилового спирта
г) растворимые в разбавленных растворах щелочей
Ферменты
48.Выберите правильное продолжение фразы: «Ферменты - это белки»:
а) регулирующие процессы в клетке
б) повышающие энергию активации реакции
в) катализирующие превращение субстратов в продукты
г) осуществляющие перенос веществ через мембраны
д) ингибирующие течение процессов в клетке
49. Укажите витамин, участвующий в образовании структуры ферментов
класса оксидоредуктазы:
а) никотинамид
б) нафтохинон
в) аскорбиновая кислота
г) токоферол
д) ретиналь
50. Ферменты класса лиазы способны катализировать тип реакции:
а) гидролиз
б) окисление
в) восстановление
г) трансаминирование
д) декарбоксилирование
51. При определении удельной активности фермента общую активность фермента
делят на значение:
а) концентрации данного фермента в исследуемой пробе
б) концентрации белка в исследуемой пробе
14
в) концентрации субстрата в исследуемой пробе
г) константы Михаэлиса для данного фермента
д) максимальной скорости исследуемой ферментативной реакции
52. Укажите отличительную особенность действия ферментов в сравнении с
минеральными катализаторами:
а) снижают энергию активации химической реакции
б) повышают энергию активации химической реакции
в) увеличивают сродство субстрата к продукту
г) высоко специфичны по отношению к их субстрату
д) не обладают избирательностью действия
53.Выберите правильное продолжение фразы: «Аллостерический центр
фермента необходим для. »:
а) связывания с кофактором фермента
б) связывания с эффектором фермента
в) связывания с субстратом фермента
г) связывания с гормоном
д) связывания с продуктом реакции
54.Укажите признак, положенный в основу классификации ферментов:
а) обратимость реакции
б) химическая структура фермента
в) тип специфичности фермента
г) тип катализируемой реакции
д) химическая структура субстрата
55.Укажите витамин, участвующий в образовании структуры ферментов
класса оксидоредуктазы:
а) никотинамид
б) нафтохинон
в) аскорбиновая кислота
г) токоферол
д) ретиналь
15
56.Укажите тип ингибирования, при котором ингибитором фермента является
продукт реакции:
а) конкурентное
б) неконкурентное
в) бесконкурентное
г) стереохимическое
д) по типу обратной связи
57.Холестеролэстераза разрушает эфиры холестерина с образованием двух
продуктов: холестерола и высшей жирной кислоты. Укажите класс фермента:
а) оксидоредуктазы
б) гидролазы
в) трансферазы
г) лиазы
д) изомеразы
58. Для препаративных целей при получении фермента в чистом виде часто
прибегают к обезвоживанию препарата фермента в вакууме из
замороженного раствора. Дайте название этой операции:
а) диализ
б) высаливание
в) кристаллизация выпариванием при t =100°С
г) лиофилизация
д) гидролиз
59.Укажите характеристику фермента, которая меняется в присутствии
неконкурентного ингибитора:
а) максимальная скорость ферментативной реакции
б) константа Михаэлиса
в) оптимум температуры действия
г) оптимум рН действия
д) концентрация фермента
16
60.Фермент является акцептором электронов от восстановленной формы
коферменга НАДН. Определите класс фермента:
а) лигазы
б) лиазы
в) оксидоредуктазы
г) трансферазы
д) изомеразы
61. Дайте полное название сложному ферменту, в котором полипептидные
цепи присоединяются к небелковой части:
а) простетическая группа
б) кофактор
в) кофермент
г) апофермент
д) холофермент
62.Укажите характеристику фермента, которая меняется в присутствии
конкурентного ингибитора:
а) максимальная скорость ферментативной реакции
б) константа Михаэлиса
в) оптимум температуры действия
г) оптимум рН действия
д) концентрация фермента
63.Укажите специальное название фермента, ковалентно присоединенного к
полимерному носителю:
а) аллостерический
б) регуляторный
в) ключевой
г) иммобилизованный
д) цитоплазматический
64. Действие конкурентного ингибитора на фермент можно убрать путем:
а) повышения концентрации фермента
17
б) введения в реакционную среду катиона металла
в) повышения концентрации субстрата
г) введения в реакционную среду аллостерического активатора
д) удаления из реакционной среды продукта реакции
65.Укажите единицу активности фермента, которая определяется количеством
фермента, превращающим 1 моль субстрата за 1 секунду в оптимальных условиях:
а) катал
б) стандартная международная единица
в) условная единица
г) число оборотов
д) молярная активность
66. Амилаза слюны катализирует разрушение структуры крахмала до
олигосахаридов и глюкозы. Укажите класс этого фермента:
а) оксидоредуктазы
б) трансферазы
в) гидролазы
г) лиазы
д) изомеразы
67.Продолжите фразу: "Незначительное изменение рН среды влияет на молекулу
фермента, меняя...":
а) уровень организации молекулы фермента
б) степень поляризации аминокислотных радикалов в активном центре
в) толщину гидратной оболочки фермента
г) оптические свойства фермента
д) биологическую функцию фермента
68.Укажите тип активности фермента, которая определяется как число молекул
субстрата, которые превращаются в продукт 1 молекулой фермента за 1 секунду:
а) общая активность
б) удельная активность
18
в) специфическая активность
г) молярная активность
д) стандартная активность
69. Аминокислоты, содержащие в боковом радикале гидроксильную группу,
часто входят в состав активного центра ферментов. Назовите одну из них:
а) алании
б) валин
в) серин
г) цистеин
д) фенилаланин
70.Укажите тип специфичности гексокиназы:
а) абсолютная
б) относительная групповая
в) абсолютная групповая
г) стереохимическая
д) классическая
71.Укажите место локализации в клетке ферментов гликолиза:
а) цитоплазматическая мембрана
б) цитоплазма
в) лизосомы
г) митохондрии
д) ядро
72. Выберете правильное продолжение фразы: « Витаминные кофакторы
обычно находятся в …»:
а) аллостерическом центре фермента
б) гидрофобной части структуры фермента
в) каталитической части активного центра фермента
г) любой части структуры фермента
д) контактной части активного центра фермента
19
73.Дайте полное название сложному ферменту, в котором полипептидные
цепи присоединяются к небелковой части:
а) простетическая группа
б) кофактор
в) кофермент
г) апофермент
д) холофермент
74.Найдите фермент, обладающий абсолютной специфичностью:
а) липаза панкреатическая
б) амилаза слюны
в) трипсин
г) химотрипсин
д) аргиназа
75.У лактатдегидрогеназы известны 5 изоферментных форм. Укажите
структурный фрагмент идентичный во всех изоформах этого фермента:
а) аллостерический центр
б) активный центр
в) количество субъединиц Н
г) количество субъединиц М
д) лактат
76.Укажите характеристику фермента, которая меняется в присутствии
неконкурентного ингибитора:
а) максимальная скорость ферментативной реакции
б) константа Михаэлиса
в) оптимум температуры действия
г) оптимум рН действия
д) концентрация фермента
77. Укажите, к какому классу ферментов относится фермент
глутаматдегидрогеназа:
а) трансфераз
20
б) изомераз
в) лиаз
г) оксидоредуктаз
д) лигаз
78.Укажите витамин, входящий в состав кофермента НАД:
а) витамин B5
б) витамин В6
в) витамин В1
г) витамин В12
д) витамин В9
79.Выберите вещество, неспособное выполнить функцию субстрата для
ферментов организма человека
а) глюкоза
б) высшая жирная кислота
в) азотная кислота
г) уксусная кислота в активной форме
д) гликоген
Витамины
80. Укажите коферментную форму витамина В 1:
а) 4-фосфопантетеин
б) тиаминпирофосфат
в) НАД
г) ФМН
д) N5-Карбоксибиотин
81.Выберите витамин, в основе циклической структуры которого лежит
кольцо 1,4-нафтохинона:
а) витамин А
б) витамин D
в) витамин В1
г) витамин К
21
д) витамин Е
82.Укажите витамин, участвующий в образовании структуры ферментов
класса оксидоредуктазы:
а) витамин B2
б) витамин В3
в) витамин С
г) витамин В12
д) витамин Е
83.Выберите свойство, не характерное для антивитаминов:
а) являются структурными аналогами витаминов
б) блокируют активные центры ферментов
в) вызывают конкурентное ингибирование ферментов
г) способны вызывать картину гиповитаминоза
д) являются предшественниками витаминов
84.При распаде β-каротина образуется:
а) 1 молекула витамина А
б) 2 молекулы витамина А
в) 3 молекулы витамина А
г) 4 молекулы витамина А
д) 5 молекул витамина А
85.Среди физико-химических свойств витамина В 1 выберите не характерное
для данного вещества:
а) хорошо растворим в воде
б) устойчив в кислой среде
в) разрушается в щелочной среде
г) продукт окисления тиохром дает синюю флюорисценцию при УФоблучении
д) хорошо растворим в жирах
86.Витамин А в организме человека может депонироваться в печени в форме:
а) сложных эфиров с пальмитиновой кислотами
22
б) каротинов
в) эфиров холестерина
г) сложных эфиров с масляной кислотой
д) сложных эфиров с арахидоновой кислотой
87.Укажите заболевание, развивающееся при отсутствии или недостаточности
тиамина:
а) цинга
б) пеллагра
в) полиневрит
г) ксерофтальмия
д) рахит
88.Выберите химическое название витамина А:
а) ретинол
б) кальциферол
в) тиамин В
г) пиридоксин
д) филлохинон
89.Укажите основной физиологический эффект витамина D:
а) антипеллагрический
б) антидерматитный
в) антистерильный
г) антирахитический
д) антигеморрагический
90.Укажите фермент пируватдегидрогеназного комплекса, содержащий в
качестве кофермента производное витамина В1:
а) пируватдегидрогеназа
б) дигидролипоилацетилтрансфераза
в) дигидролипоилдегидрогеназа
г) пируваткиназа
д) пируваткарбоксилаза
23
91.Из перечисленных витаминов выберите водорастворимый:
а) витамин А
б) витамин D
в) витамин Е
г) витамин К
д) витамин С
92.Выберите пищевой продукт, не содержащий витамин К:
а) крапива
б) люцерна
в) капуста
г) тыква
д) рис
93.Болезни, обусловленные недостаточным поступлением витаминов с пищей
или плохим их усвоением, называются:
а) гиповитаминозы
б) гипервитаминозы
в) авитаминозы
г) витаминрезистентные состояния
д) витаминзависимые состояния
94.Выберите верное продолжение утверждения: витамин D реализует свой
эффект:
а) через ядерный аппарат, способствуя синтезу Са - связывающих белков
б) через свою коферментную форму, входя в состав ряда ферментов
в) через связывание и транспорт ионов Са 2+
г) через ядерный аппарат, способствуя синтезу карбоксилазы глутамата
д) предохраняя липиды мембран от повреждения свободными радикалами
95. Различные токоферолы отличаются друг от друга:
а) числом и расположением метильных групп в бензольном кольце
б) степенью насыщенности изопреноидной боковой цепи
в) числом и расположением альдегидных групп
24
г) числом и расположением карбоксильных групп
д) числом изопреновых единиц в боковой цепи
96.Выберите вещество, являющееся провитамином витамина А:
а) каротин
б) холестерин
в) эргостерин
г) токолы
д) изоаллоксазин
97. Укажите провитамин D3:
а) эргостерол
б) 7-Гидроксихолестерол
в) 1,25 (ОН)2D3
г) 24,25 (ОН)2D3
д) 23,25 (ОН)2D3
98.Витамин А2 отличается от витамина А1:
а)наличием альдегидной группы
б) наличием тиазолового кольца
в) наличием дополнительной двойной связи в кольце β-ионона
г) наличием пиррольных колец
д) наличием аминогруппы
99.Укажите провитамин D2:
а) каротин
б) холестерин
в) эргостерин
г) 3-оксипиридин
д) парааминобензойная кислота
100. Выберите витамин, в основе циклической структуры которого лежит
кольцо 1,4-нафтохинона:
а) витамин А
б) витамин D
в) витамин В1
г) витамин К
25
д) витамин Е
101. Среди перечисленных названий выберите то, которое не является
названием фолиевой кислоты:
а) птероилглутаминовая кислота
б) фактор роста цыплят
в) витамин М
г) витамин Вс
д) витамин В3
102. Витамин А в организме человека может депонироваться в печени в
форме:
а) сложных эфиров с пальмитиновой кислотами
б) каротинов
в) эфиров холестерина
г) сложных эфиров с масляной кислотой
д) сложных эфиров с арахидоновой кислотой
103. Укажите водорастворимый структурный аналог витамина К:
а) викасол
б) дикумарол
в) салициловая кислота
г) менадион
д) ацетилсалициловая кислота
104. Среди физико-химических свойств витамина В 1 выберите не
характерное для данного вещества:
а) хорошо растворим в воде
б) устойчив в кислой среде
в) разрушается в щелочной среде
г) продукт окисления тиохром дает синюю флюорисценцию при УФоблучении
д) хорошо растворим в жирах
105. Укажите химическое название витамина Н:
26
а) парааминобензойная кислота
б) пантотеновая кислота
в) пангамовая кислота
г) биотин
д) убихинон
106. Укажите активную форму витамина В1:
а) никотинамидадениндинуклеотид
б) флавинмононуклеотид
в) тиаминпирофосфат
г) окситиамин
д) неопиритиамин
107. Укажите аминокислоту, являющуюся субстратом для синтеза витамина
В5 в тканях человека:
а) триптофан
б) гистидин
в) аргинин
г) серии
д) глутамин
108. Выберите фермент, содержащий в своем составе в качестве кофермента
витамин Н:
а) пируваткарбоксилаза
б) пируватдегидрогеназа
в) декарбоксилаза циклических аминокислот
г) амилаза
д) пепсин
109. Укажите витамин, имеющий в своей молекуле атом кобальта:
а) витамин В1
б) витамин В2
в) витамин В5
г) витамин В6
27
д) витамин В12
Углеводы и их обмен
110. Соединение оптически активно, ели оно:
а) окрашено
б) бесцветно
в) содержит ассиметрический атом
г) построено симметрично
д) имеет тройную связь
111. Моносахариды D-ряда генетически связаны:
а) с D-глюкозой
б) с D-фруктозой
в) с D-глицериновым альдегидом
г) с D-аланином
д) с D-рибозой
112. Глюкоза является:
а) кетогексозой
б) дисахаридом
в) альдопентозой
г) альдогексозой
д) кетопентозой
113. Фруктоза является:
а) кетогексозой
б) дисахаридом
в) альдопентозой
г) альдогексозой
д) кетопентозой
114. Полисахаридом, составленным из остатков фруктозы, является:
а) целлюлоза
б) инулин
в) гликоген
28
г) декстран
д) хитин
115. В результате кислотного гидролиза сахарозы получают:
а) только глюкозу
б) глюкозу и маннозу
в) маннозу и фруктозу
г) фруктозу и рибозу
д) фруктозу и глюкозу
116. При полном гидролизе крахмала образуется:
а) амилоза
б) фруктоза
в) глюкоза
г) рибоза
д) глюкозо-1-фосфат
117. Продуктом кислотного гидролиза гликогена является:
а) глюкозо-6-фосфат
б) глюкозо-1-фосфат
в) глюкоза
г) фруктозо-6-фосфат
д) рибозо-5-фосфат
118. Ферментом, не участвующем в гликолизе, является:
а) альдолаза
б) фосфорилаза
в) енолаза
г) пируваткиназа
д) фосфофруктокиназа
119. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
осуществляется при участии:
а) только тиаминпирофосфата
б) только ФАД
29
в) только липоевой кислоты
г) только коэнзима А
д) всех перечисленных коферментов
120.
Глюкозо-6-фосфат превращается
в рибулозо-5-фосфат
в результате каталитического действия:
а) глюкозофосфат-изомеразы
б) глюконолактоназы
в) глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы
г) глюкозо-8-фосфат-дегидрогеназы и декарбоксилирующей
фосфоглюконатдегидрогеназы
д) глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы, глюконолактоназы и декарбоксилирующей
фосфоглюконатдегидрогеназы
121.
Реакцию образования глюкозо-1-фосфата из гликогена ускоряет
фермент:
а) глюкокиназа;
б) фосфоглюкомутаза;
в) фосфорилаза;
г) фосфатаза;
д) глюкозофосфат-изомераза
122.
Дегидратация 2-фосфоглицериновой кислоты с образованием 2-
фосфоенолпировиноградной кислоты:
а) ускоряется триозофосфат-изомеразой;
б) ингибируется ионами магния;
в) требует АТФ;
г) сопровождается повышением энергетического уровня фосфатной связи в
продукте реакции;
д) активируется ионом фтора
123. Полное окисление молекулы глюкозы по дихотомическому пути при
участии цикла ди- и трикарбоновых кислот в окислении пирувата, а
малатного челночного механизма переноса внемитохондриального НАД.Н и
30
сопряжения его с фосфорилированием, сопровождается биосинтезом
макроэргических связей в количестве:
а) 12;
б) 30;
в) 35;
г) 38;
д) 100
124. При гликолизе 1 моль глюкозы дает:
а) 1 моль АТФ;
б) 2 моль АТФ;
в) 8 моль АТФ;
г) 30 моль АТФ;
д) 50 моль АТФ
125. Выберите правильные парные сочетания:
А. Альдотриоза.
а) Глицериновый альдегид;
Б. Кетотриоза.
б) хитин;
В. Производное моносахарида.
в) диоксиацетон;
Г. Олигосахарид.
г) глюконовая кислота;
Д. Полисахарид.
д) мальтоза
126. Выберите правильные парные сочетания:
А. Фурфурол.
Б. Сахарная кислота.
В. D-сорбит.
Г. Муравьиная кислота.
Д. D-маннит.
а) Продукт восстановления глюкозы водородом в присутствии никеля;
б) продукт дегидратации пентоз сильными минеральными кислотами;
в) продукт восстановления D-фруктозы;
г) продукт окисления глюкозы азотной кислотой;
31
д) продукт окисления глюкозы периодатом
127. Выберите правильные парные сочетания:
А. Амило-1,6-глюкозидаза.
Б. -Глюкан — ветвящая гликозилтрансфераза.
В. Фосфорилаза.
Г. Киназа фосфорилазы В.
Д. Глюкозо-6-фосфатаза.
а) катализирует перенос части полигликозидной цепи у 1,4-глюкана из
положения 4 в положение 6;
б) расщепляет -1,4'-связи в гликогене;
в) расщепляет
-1,6'-связи в амилопектине;
г) активирует фосфорилазу В путем ее фосфорилирования;
д) катализирует реакции образования свободной глюкозы как при биосинтезе ее
в процессе глюконеогенеза, так и при распаде гликогена
Липиды. Обмен липидов в организме
128.
В каких веществах растворимы липиды?
а) в воде
г) в бензоле
б) в хлороформе
д) в щелочном растворе
в) в кислоте
129.
Укажите, к какой группе относятся ацилглицеролы:
а) глицерофосфолипидов
г) восков
б) нейтральных липидов
д) терпенов
в) гликолипидов
130.
Какие вещества, кроме остатков многоатомных спиртов и высших
жирных кислот, содержат сложные липиды?
а) полиизопреноиды
б) пептиды
в) азотосодержащие соединения, фосфорную кислоту, углеводы
г) полиаминополикарбоновые кислоты
32
д) полициклические спирты
131.
Липиды в комплексе с белками входят в состав:
а) синтетазы высших жирных кислот
г) вируса табачной мозаики
б) рибонуклеопротеидных комплексов
д) мультиферментных комплексов
в) биомембран клетки
132.
Какая жирная кислота относится к мононенасыщенной?
а) линолевая
г) миристиновая
б) стеариновая
д) линоленовая
в) олеиновая
133.
Укажите, какими свойствами не обладают природные высшие жирные
кислоты:
а) являются монокарбоновыми
б) содержат чѐтное число углеродных атомов
в) двойную связь обычно содержат между 9 и 10 углеродными атомами
г) ненасыщенные кислоты имеют транс-конфигурацию
д) нерастворимы в воде
134. Какая жирная кислота имеет наиболее низкую температуру плавления?
а) арахидоновая
г) стеариновая
б) пальмитиновая
д) линоленовая
в) олеиновая
135. Укажите, какой общий компонент содержат сфингофосфолипиды и
гликолипиды:
а) глицерол
г) сфингозин
б) холин
д) фосфорную кислоту
в) углевод
136. В состав каких веществ входят олигосахариды и аминосахара?
а) цереброзидов
г) стероидов
б) кардиолипинов
д) ганглиозидов
в) сфингомиелинов
137. Производными каких веществ являются стероиды?
33
а) фенатрена
г) пергидрофенатрена
б) циклопентана
д) протопорфирина
в) циклопентанпергидрофенатрена
138. Выберите из приведѐнных веществ синтезируемые организмом человека
стероиды:
а) холин
г) кефалин
б) тестостерон
д) прогестерон
в) эргостерол
139. Холестерол не является предшественником:
а) желчных кислот
г) половых гормонов
б) витамина D2
д) витамина D3
в) кортикостероидных гормонов
140. При выделении 1 г жира выделяется энергии в количестве (кДж):
а) 16,9
б) 220,0
в) 39,0
г) 75,0
д) 34,5
141. Иодное число является показателем:
а) качества природного жира
б) содержания свободных жирных кислот
в) этерифицированных жирных кислот
г) содержания жира в ненасыщенных жирных кислотах
142. Какие жирные кислоты относится к полиненасыщенным?
а) арахидоновая
г) эйкозапентаеновая
б) олеиновая
д) линоленовая
в) стеариновая
143. Укажите, в какой обычной форме находятся в крови стерины:
а) свободных стеринов
в) эфиров стеринов и высших жирных кислот
б) комплекса с белками
г) конъюгатов с гидрофильными субстратами
144. Какие из представленных веществ выполняют регуляторную функцию?
а) фосфолипиды
г) стеролы
б) сфинголипиды
д) терпены
в) простагландины
34
145. Выберите вещество, при участии которого триацилглицеролы
подвергаются ферментативному гидролизу:
а) фосфолипаза
г) липаза
б) неспецифическая эстераза
д) ацетилхолинэстераза
в) алилэстераза
146. Первичные желчные кислоты образуются непосредственно из:
а) эргостерола
г) альдостерона
б) холиновой кислоты
д) прегненалона
в) холестерола
147. В образовании парных желчных кислот участвуют:
а) таурин
б) серин
в) цистеин
г) глицин
д) аланин
148. Укажите, что происходит с участием желчных кислот:
а) всасывание глицерола
г) активизация липопротеинлипазы
б) всасывание моносахаридов
д) всасывание высших жирных кислот
в) эмульгирование липидов
149. Выберите, где локализовано образование хиломикронов:
а) в клетках эпителия кишечника
г) в печени
б) в крови
д) в селезѐнке
в) в лимфе
150. Какие вещества участвуют в ресинтезе триацилглицеролов в клетках
слизистой оболочки тонкого кишечника?
а) жирные кислоты
г) 2-моноацилглицерол
б) ацил-КоА
д) 1,2-диацилглицерол
в) 3-фосфоглицерат
151.
Установить последовательность этапов формирования и транспорта
хиломикронов в организме:
а) кровяное русло
г) эпителиальные клетки кишечника
б) грудной лимфатический проток
д) клетки жировой ткани
в) лимфатическая система кишечника
е) поверхность клеток жировой ткани
152.
Укажите, какими гормонами активируется тканевая липаза:
35
а) тироксином
г) адреналином
б) глюкагоном
д) инсулином
в) кортизоном
153.
Укажите основной путь катаболизма жирных кислот:
а) восстановление
г) β-окисление
б) ω-окисление
д) декарбоксилирование
в) α-окисление
154.
Окисление жирных кислот локализовано:
а) в цитозоле
б) в межмембранном пространстве митохондрий
в) в матриксе митохондрий
г) в эндоплазматическом ретикулуме
д) в пероксисомах
155.
С помощью какого вещества осуществляется транспорт активированных
жирных кислот из цитозоля в митохондрии:
а) карнитина
156.
б) цитрата
в) малата
Установить последовательность реакций β-окисления жирных кислот:
а) тиолазная реакция
г) активация жирной кислоты
б) первое дегидрирование
д) гидратация
в) второе дегидрирование
157.
Укажите, какой кофермент содержит фермент β-окисления высших
жирных кислот ацил-КоА-дегидрогеназа:
а) НАД+
158.
б) НАДФ+
в) ФМН
г) ФАД
Каким количеством АТФ сопровождается каждая стадия β-окисления
высших жирных кислот?
а) 3
159.
б) 5
в) 2
г) 8
д) 7
Укажите, какое количество АТФ образуется при полном окислении
пальмитиновой кислоты до СО2 и Н2О:
а) 130
б) 147
в) 131
г) 96
36
д) 105
160.
Кетонемия и кетонурия наблюдаются при:
а) панкреатите
в) атеросклерозе
б) голодании
г) сахарном диабете
161.
Предшественником для синтеза кетоновых тел является:
а) жирная кислота
г) малонил-КоА
б) глюкоза
д) сукцинил-КоА
в) ацетил КоА
162.
Укажите вещество, являющееся структурным предшественником для
синтеза жирных кислот:
а) малонил-КоА
г) оксалоацетат
б) цитрат
д) пируват
в) ацетил-КоА
163.
Укажите, где особенно активно протекает липогенез:
а) в мышцах
г) в жировой ткани
б) в печени
д) в лѐгких
в) в селезѐнке
164.
Укажите конечный продукт биосинтеза жирных кислот, катализируемый
синтетазным комплексом:
а) все высшие ненасыщенные жирные кислоты
б) все ненасыщенные и мононенасыщенные кислоты
в) пальмитиновая кислота
г) стеариновая кислота
д) все ненасыщенные и гидроксикислоты кислоты
165.
Переносчиками ацетил-КоА через митохондриальную мембрану служат:
а) малат
в) карнитин
б) цитрат
г) глицерат
166.
Укажите, какой витамин входит в состав ацилпереносящего белка (АПБ):
а) тиамин
в) рибофлавин
б) биотин
г) пантотеновая кислота
167.
д) пиридоксин
В состав каких ферментов входит биотин в качестве кофермента?
37
а) β-кетоацил-АПБ-синтазы
в) тиокиназы жирных кислот
б) пируваткарбоксилазы
г) ацетил-КоА-карбоксилазы
168.
Что является донором восстановительных эквивалентов в реакциях
биосинтеза высших жирных кислот?
а) ФАДН2
169.
б) НАДФН • Н+
в) НАДН • Н+
г) ФМНН2
д) КоQН2
Активатором регуляторного фермента синтеза жирных кислот ацети-
КоА-карбоксилазы является:
а) оксалоацетат
в) глицерат
б) малат
г) АТФ
170.
д) цитрат
При участии каких ферментов идѐт из ненасыщенных биосинтез
мононенасыщенных жирных кислот?
а) НАД-зависимых дегидрогеназ
в) дезатураз жирных кислот
б) ФАД-зависимых дегидрогеназ
г) оксидаз
171.
Глицерол, образующийся при распаде триацилглицеролов, независимо от
пути его дальнейшего превращения в организме, прежде всего:
а) окисляется
г) фосфорилируется
б) восстанавливается
д) ацилируется
в) метилируется
172.
Фосфатидная кислота синтезируется в процессе:
а) фосфорилирования глицерола
б) восстановления диоксиацетона
в) гидролиза сложных эфиров
г) расщепления фосфоангидридов высших жирных кислот
д) этерификации глицерол-3-фосфата
173.
Какие ферменты участвуют в синтезе триацилглицеролов из
фосфатидной кислоты?
а) глицеролкиназа
в) фосфатаза
б) глицеролфосфатдегидрогеназа
г) ацилтрансфераза
174.
Укажите, где локализован биосинтез глицерофосфолипидов:
а) в митохондриях
в) в аппарате Гольджи
38
б) в эндоплазматическом ретикулуме
175.
г) в цитозоле
ЦТФ (цитидинтрифосфат) в синтезе глицерофосфолипидов выполняет
функции:
а) активатора
б) переносчика глицерол-3-фосфата
в) переносчика активированных интермедиатов
176.
Укажите, что является структурным предшественником всех углеродных
атомов холестерола:
а) малонил-КоА
в) глицин
б) СО2
г) ацетил-КоА
177.
д) сукцинил-КоА
Какое вещество образуется при окончании первой стадии синтеза
холестерола?
а) оксиметилглутарил-КоА
г) 3-фосфо-5-пирофосфомевалонат
б) мевалонат
д) изопентилпирофосфат
в) 5-пирофосфатмевалонат
178.
Укажите донора восстановительных эквивалентов в биосинтезе
холестерола:
а) НАДН • Н+
179.
б) ФМН • Н2
в) НАДФН • Н+
г) ФАДН2
Укажите, что является непосредственным предшественником
полициклических спиртов:
а) каротиноид
в) сквален
б) фарнезилпирофосфат
г) геранилпирофосфат
180.
Что является первым продуктом циклизации сквалена?
а) холестанол
в) холестан
б) холестерол
г) ланостерол
181.
Гиперхолестеринемия связана с повышением концентрации в крови:
а) ЛПНП (липопротеины низкой плотности)
б) хиломикронов
в) ЛПОНП (липопротеины очень низкой плотности)
г) ЛПВП (липопротеины высокой плотности)
39
182.
Укажите, какие биологические функции выполняют липиды в процессах
жизнедеятельности организма:
а) структурные
г) защитную
б) энергетическую
д) регуляторную
в) резервную
Взаимосвязь процессов обмена веществ в организме
183. Наибольшим содержанием воды отличается:
а) межклеточное пространство;
б) гиалоплазма клеток;
в) рибосомы;
г) ядро;
д) липопротеидные структуры эндоплазматического ретикулума
184. Вода, образующаяся в процессе обмена веществ в организме,
называется:
а) эндогенной;
б) экзогенной;
в) иммобильной;
г) структурированной;
д) прочносвязанной
185. Часть воды в клетке находится в свободном состоянии, участвуя в
процессах:
а) отрицательной гидратации;
б) положительной гидратации;
в) взаимодействия с макро- и микромолекулами за счет водородных связей;
г) формирования третичной структуры макромолекул;
д) растворения органических и минеральных веществ и их транспортировки
186. Процесс ассоциации — диссоциации рибосом находится в
зависимости от концентрации ионов:
a) Mg2+ ; б) Na+ ; в) Zn2+ ; г) Со2+ ; д) Fe2+
187. Совершенно не усваивается животными:
40
а) фосфорная кислота;
б) хлорид натрия;
в) гидрокарбонат натрия;
г) сульфат магния;
д) кремниевая кислота
188. Железосодержащим флавопротеидом является:
а) сукцинатдегидрогеназа;
б) нитратредуктаза;
в) лактатдегидрогеназа;
г) оксидаза L-аминокислот;
д) липоилдегидрогеназа
189. Кобальт содержится в составе:
а) аскорбиновой кислоты;
б) тиамина;
в) ретиналя; г
г) пиридоксаля;
д) витамина В12
190. Содержание катионов кальция и анионов фосфорной кислоты в крови
регулирует:
а) паратгормон;
б) инсулин;
в) окситоцин;
г) альдостерон;
д) кортикостерон
191. Ион
Mg2+
участвует
в
превращении
всех
соединений, кроме преобразования:
а) ацетальдегида в этанол;
б) неактивной формы киназы фосфорилазы В в активную;
в) глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6-фосфат;
г) фруктозо-6-фосфата во фруктозо-1,6-дифосфат;
41
перечисленных
д) рибонуклеозиддифосфатов в дезоксирибонуклеозиддифосфаты
192. Выберите правильные парные сочетания:
А. Структурированная вода
а) Может служить растворителем и замерзает
Б. Иммобильная вода
при температуре, близкой к 0 °С;
В. Слабосвязанная вода
б) не является растворителем и замерзает при
Г. Прочносвязанная вода
температуре значительно ниже 0 °С;
Д. Свободная вода
в) служит растворителем органических и
минеральных веществ и выполняет
транспортную функцию в организме;
г) характеризуется соответствующей
ориентацией молекул воды по отношению друг
к другу;
д) находится внутри субклеточных структур
193. Выберите правильные парные сочетания:
А. Фосфор
а) является составной частью хлорофилла;
Б. Натрий
б) участвует в деятельности многих оксидоредуктаз;
Б. Магний
в) считается универсальным участником реакций переноса
Г. Кальций
энергии и обязательной компонентом нуклеиновых кислот;
Д. Железо
г) способствует накоплению воды в клетках и тканях;
д) будучи кофактором ферментов, принимает участие в
регуляции мембранной и мышечной активности
194. Выберите правильные парные сочетания:
А. Бор
а) необходим для действия многих ферментов;
Б. Кобальт
б) является компонентом витамина В12;
В. Сера
в) входит в состав белков и других биологически значимых
Г. Магний
соединений;
Д. Медь
г) выступает как кофактор ряда оксидоредуктаз;
42
д) относится к ультрамикроэлементам, особенно необходим
растениям в качестве регулятора некоторых сторон обмена
нуклеиновых кислот
195. Выберите правильные парные сочетания:
А. Пластоцианин
а) содержит четыре атома железа на молекулу
Б. Ферредоксин
белка;
В. Сукцинатдегидрогеназа
б) содержит железо, молибден, ФАД; в)
Г. Каталаза
представляет медьпротеид, участвующий в
Д. Ксантиноксидаза
реакции фотовосстановления;
г) содержит прочно связанное с белком
негеминовое железо и ковалентно связанный
ФАД;
д) является железопротеидом, участвующим в
образовании восстановленной формы НАД(Ф)
в фотосинтетических реакциях
196. Окислительные процессы в клетках с анаэробным обменом
протекают только при условии:
а) включения кислорода в субстрат;
б) взаимодействий, приводящих к образованию диоксипроизводных;
в) дегидрирования субстрата;
г) процессов, приводящих к образованию монооксипроизводных;
д) наличия гидроксилаз
197. Процесс синтеза АТФ, идущий сопряженно с реакциями
окисления при участии системы дыхательных ферментов митохондрий,
называется:
а) субстратным фосфорилированием;
б) свободным окислением;
в) окислительным фосфорилированием;
г) хемосинтетическим фосфорилированием;
43
д) фотосинтетическим фосфорилированием
198. Соединением, содержащим макроэргическую связь, является:
а) глицерофосфат;
б) глюкозо-6-фосфат;
в) ацетил-КоА;
г) янтарная кислота;
д) глицин
199. Универсальным аккумулятором, донором, и трансформатором энергии в
организме является:
а) 1,3-дифосфоглицериновая кислота;
б) фосфоенолпировиноградная кислота;
в) гуанозинтрифосфорная кислота;
г) аденозинтрифосфорная кислота;
д) цитидинтрифосфорная кислота
Ответы
1. г
16. г
2. г
17. д
3. д
18. в
4. б
19. г
5. д
20. б
6. д
21. д
7. б
22. а
8. д
23. в
9. б
24. в
10. д
25. в
11. г
26. д
12. в
27. д
13. б
28. а
14. а
29. б
15. б
30. д
44
31. в
61. д
32. д
62. б
33. г
63. г
34. д
64. в
35. а
65. а
36. г
66. в
37. в
67. а
38. б
68. г
39. в
69. в
40. д
70. б
41. д
71. б
42. а, в, б, д, г
72. в
43. г, а, в, б, д
73. д
44. а
74. д
45. в
75. д
46. б
76. а
47. г
77. г
48. в
78. а
49. а
79. в
50. д
80. б
51. б
81. г
52. г
82. а
53. б
83. д
54. г
84. б
55. а
85. д
56. д
86. а
57. б
87. в
58. г
88. а
59. а
89. г
60. в
90. д
45
91. д
121. в
92. д
122. г
93. а
123. г
94. в
124. б
95. а
125.
Аа, Бв, Вг, Гд, Дб
96. а
126.
Аб, Бг, Ва, Гд, Дв
97. б
127.
Ав, Ба, Вб, Гг, Дд
98. в
128. б, г
99. в
129. б
100. г
130. в
101. д
131. в
102. а
132. в
103. а
133. г
104. д
134. а
105. г
135. г
106. в
136. д
107. а
137. в
108. а
138. б, в, д
109. д
139. б
110. в
140. в
111. в
141. г
112. г
142. а, г, д
113. а
143. б
114. б
144. в
115. д
145. г
116. в
146. в
117. в
147. а, г
118. б
148. в, д
119. д
149. а
120. д
150. г
46
151. г, в, б, а, е, д
181. а, в
152. б, г
182. а, б, в, г, д
153. г
183. б
154. в
184. а
155. а
185. д
156. г, б, д, в, а
186. в
157. г
187. д
158. б
188. а
159. а
189. д
160. б, г
190. а
161. в
191. а
162. в
192. Аг, Бд, Ва, Гб, Дв
163. б
193. Ав, Бг, Ва, Гд, Дб
164. в
194. Ад, Бб, Вв, Га, Дг
165. б, в
195. Ав, Бд, Вг, Га, Дб
166. г
196. в
167. б, г
197. в
168. б
198. в
169. д
199. г
170. в
171. г
172. д
173. в, г
174. г
175. в
176. г
177. б
178. в
179. в
180. г
47
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Литература
Основная литература
Щербаков В.Г. Биохимия / В.Г. Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова,
А.Д. Минакова – СПб.: ГИОРД, 2009. – 472 с.
Проскурина И.К. Биохимия / И.К. Проскурина.– М.: Academia, 2012.- 336 с.
Дополнительная литература
Комов В.П. Биохимия: уч. для вузов / Комов В.П., В.Н. Шведова. 3 изд. –
М.: ДРОФА, 2008. – 640 с.
Дмитриев А.Д. Биохимия: учебное пособие/ А.Д. Дмитриев, Е.Д. Амбросьева.
– М.: Дашков и Ко, 2009. – 168 с.
Гидранович В.И. Биохимия: учебное пособие/ В.И. Гидранович, А.В.
Гидранович. – Минск, 2012. – 528 с.
Ковалевская Н.И. Биологическая химия: учебное пособие/ под ред. Н.И.
Ковалевской-2-е изд., перераб. и доп. – М.:Академия, 2008 -256 с.
Ершов Ю.А. Общая биохимия и спорт: учебное пособие/ Ю.А. Ершов –
М.:изд-во МГУ, 2010. - 368 с.
Плакунов В.К. Основы динамической биохимии: учебное пособие/ Плакунов
В.К., Николаев В.А.. – М.: Логос, 2010. – 216 с.
Нельсон Д. Основы биохимии Ленинджера. В 3 т./ Д. Нельсон, М.Кокс. – М.:
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 694 с.
Васюкова А.Т. Технология продукции общественного питания. 2 изд./ А.Т.
Васюкова, А.С. Ратушный – Издательский дом «Дашков и К», 2009.
Казаков Е.Д. Биохимия зерна и хлебопродуктов. Учебник для Вузов/ Е.Д.
Казаков, Г.П. Карпиленко. Санкт-Петербург. – СПб.: ГИОРД, 2005. – 508 с.
Кольман Я.Я. Наглядная биохимия / Перевод с нем. Л.В. Козлова, Е.С.
Левиной, П.Д. Решетова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 469 с.
Коничев А.С. Биохимия: задачи и упражнения/ А.С. Коничев и д.р. – М.:
Колосс, 2007. – 140с.
Кретович В.Л. Биохимия растений/ В.Л. Кретович – М.: Высшая школа,
1986. – 503 с.
Биологическая химия: учебник/ под ред. С.И. Северина. – М.: ГЭОТАРМедиа, 2012. – 624 с.
Неверова О.А. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного
происхождения/ О.А. Неверова, Г.А. Гореликова, В.М. Позняковский.
Сибирское Университетское издательство Новосибирск, 2007. – 403с.
Рогожин В.В. Биохимия молока и молочных продуктов: Учебное пособие
для вузов. – СПб.: ГИОРД, 2006. –320с.
Рогожин В.В. Биохимия мышц и мяса: Учебное пособие для вузов. – СПб.:
ГИОРД, 2006. – 240с.
48
Крашенинникова Ирина Геннадьевна
Евтушенко Анатолий Михайлович
Якунина Елена Сергеевна
Грузинов Евгений Владимирович
Биохимия
Тесты
Подписано к печати:
Тираж:
Заказ №
49