Литература для изучения дисциплины, (з) справочные данные, используемые при решении задач

2. Рассчитайте концентрацию (М) растворов при рН 7,0 и толщине слоя раствора 1,0 см, используя указанные выше значения для молярного коэффициента полгощения: а) для раствора гуанина с оптической плотностью 0,325; б) для раствора тимина с оптической плотностью 0,09.

3. Известно, что полигуанилат образует четырехспиральные структуры с параллельно расположенными цепями. Какие атомы гуанина участвуют в образовании водородных связей между цепями? Нарисуйте предполагаемую структуру тетрамера.

4. Раствор, содержащий смесь АМФ и ГМФ, имеет оптическую плотность 0,652 при λ = 260 нм и 0,284 при λ = 280 нм. Рассчитайте концентрацию АМФ и ГМФ в растворе, исходя из молярных коэффициентов поглощения этих соединений:

	ε260(М-1·см-1)	ε280(М-1·см-1)
АМФ	15,4·103	2,5·103
ГМФ	11,7·103	7,7·103

5. ДНК одного делеционного мутанта бактериофага λ имеет контурную длину 15 мкм вместо 17 мкм. Сколько пар оснований недостает у этого мутанта?

6. Имеется раствор 0,1 М уксусной кислоты, содержащий 0,2 М ионов ацетата. рК уксусной кислоты равно 4,8. Определите рН раствора.

7. Каково соотношениеоснования и кислоты при рН 4, 5, 6, 7 и 8, если рК кислоты равно 6,0?

8. Вычислите значение рН_I раствора для: а) глицина, б) лизина, в) аспарагиновой кислоты, г) гистидина, исходя из величин рК аминокислот.

9. Укажите суммарный заряд (положительный или отрицательный) для аланина, аспарагиновой кислоты, лизина, гистидина при следующих рН: а) 1,0; б) 4,0; в) 10,0.

10. Смесь глицина, аланина, глутаминовой кислоты, лизина, аргинина и серина разделяли методом электрофореза при рН 6,0. Какие соединения двигались к аноду, какие – к катоду и какие оставались на старте?

11. Посчитайте число гидрофобных и гидрофильных аминокислотных остатков в молекуле δ–эндорфина:

YGGFMTSEKSQTPLVTLPK.

Напишите структуру пептида в трехбуквенной символике.

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

А) Lys-Gly-Ala-Gly;

Б) Lys-Gly-Ala-Glu.

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

А) His-Val-Asn-Glu;

Б) Glu-Gly-Ala-Glu;

В) Gln-Gly-Ala-Lys.

14. Рассчитайте величину оптической плотности 10 мМ растворов АТФ, ЦТФ, УТФ, ГТФ при 260 нм, используя коэффициенты экстинкции, приведенные в таблице.

15. Найдено, что очищенный препарат ДНК содержит 30,4% аденина и 19,6% цитозина. Отношение аденин / тимин равно 0,98, а гуанин / цитозин – 0,97. Вычислите количество гуанина и тимина в этой ДНК, а также соотношение пуриновых и пиримидиновых оснований.

16. Можно ли методом электрофореза полностью разделить аминокислоты аланин, глутоминовую кислоту и аргинин при рН: а) 2,0; б) 7,0; в) 12,0.

1.2. Пространственная структура

1. 
   Напишите комплиментарные последовательности (в стандартной записи 5’-3’) для следующих последовательностей:
   

Б) TCGAAC;

В) ACGCGT;

Г) TACCAT.

2. Одна из двух цепей двуспиральной ДНК имеет следующий нуклеотидный состав (относительное молярное содержание): [A] = 0.30, [G] = 0.25.

А) Что можно сказать о содержании [T] и [C] в той же цепи?

Б) Что можно сказать о содержании [A], [G], [T] и [C] в комплиментарной цепи?

3. Нарисуйте все возможные варианты образования неканонической пары: А) A-G; Б) А-С.

4. Нарисуйте взаимное расположение гетероциклов в тройном комплексе полигуаниловой кислоты с двумя цепями полицитилдиловой кислоты.

5. Расположите олигонуклеотиды в порядке убывания температуры плавления их комплиментарных комплексов:

А) dpATATATATAT;

Б) dpGCGCGCGCGC;

В) dpATGCATGCAC.

Изобразите схематически вид интегральных кривых плавления для всех трех комплексов.

6. В каких условиях будет наблюдаться более высокая температура плавления комплиментарных комплексов олигонуклеотидов – при ионной силе раствора: А) 0,1 М; Б) 1М?

7. Расположите олигонуклеотиды в порядке убывания температуры плавления их комплиментарных комплексов:

А) ATGCATGCAТ

Б) ATGCATGCAТGC;

В) ATGCATGC.

Изобразите схематически вид дифференциальных кривых плавления всех трех комплексов.

8. В каких условиях будет наблюдаться более высокая температура плавления комплиментарных комплексов олигонуклеотидов при концентрации мочевины: А) 2 М; Б) 8 М?

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

10. Нарисуйте структуру пентамера изогуанилата и сравните его со структурой пентамера гуанилата.

11. В медицинской практике в качестве противоопухолевого препарата применяют 5-фторурацил. Противоопухолевая активность данного средства определяется его превращением в клетках в 5-F-2’-дезоксиуридин-5’-монофосфат, являющийся конкурентным ингибитором фермента тимидилатсинтазы, принимающего участие в синтезе ДНК. Образующийся нуклеотид может участвовать в процессе репликации. Однако у фтордезоксиуридина по сравнению с тимидином таутомерное равновесие между кето- и оксиформами в значительно большей мере смещено в сторону последней. Поэтому получающиеся ДНК из-за повышенного содержания окситаутомера при участии в построении комплиментарой цепи могут способствовать отбору не аденилового, а другого нуклеотида. На месте исходной пары А-Т образуется более прочная пара Х-F5U. При последующем цикле репликации будет образовываться пара G-C. Изобразите схему возникновения такой пары на месте ранее существовавшей пары А-Т. Как вы объясните тот факт, что фторурацил подавляет рост быстро делящихся раковых клеток?

А) панкреотической рибонуклеазой (РНКазаА);

Б) рибонуклеазой Т1;

В) рибонуклеазой U2?

Нарисуйте их структурные формулы.

2. Исчерпывающий гидролиз олигорибонуклеотида РНКазой А дает следующие продукты: Ср, 2Up, AGCp и GAAUp. Гидролиз того же олигонуклеотида РНКазой Т1 дает AAUp, UAGp и CCUGp. Какова его последовательность?

3. Олигорибонуклеотид с нуклеотидным составом А₂С₄G₂U инкубировали с разными ферментами. При обработке РНКазой А получено 2 моля Ср, динуклеотид, содержащий А и U, динуклеотид, содержащий G и C, и тринуклеотид, содержащий А, С и G; при обработке такадиастазой – С, Ар и рGр, один тринуклеотид, содержащий А и С, и один тринуклеотид, содержащий С, G и U. Обработка фосфодиэстеразой змеиного яда в течение короткого времени дала небольшое колчество рС. Такадиастаза – это фермент из плесневого гриба, гидролизующий олигорибонуклеотид после пуриновых нуклеотидов с образованием 3’-нуклеотидов. Выведите из этих данных последовательность оснований в олигонуклеотиде.

4. Олигонуклеотид с нуклеотидным составом А₂С₄G₄U₂ обработали некоторыми ферментами и после гидролиза определили нуклеотидный состав полученных продуктов. При обработке РНКазой А получено 3 Ср, 3 динуклеотида (один – содержащий А и U, другой – содержащий только G и третий – содержащий G и U) и тринуклеотид, содержащий А, С и G. Обработкой такадиастазой получили Ар, 2 Gр и 3 тринуклеотида (один – содержащий А, С и U, другой – содержащий С и G и третий – содержащий С, G и U). Что можно сказать исходя из этих данных относительно нуклеотидной последовательности в олигонуклеотиде?

5. При исчерпывающем гидролизе олигонуклеотида с брутто-формулой CUA₂G₂ пиримидиловой рибонуклеазой получены три фрагмента: моно-, ди- и тринуклеотид. Мононуклеотид идентифицируется как рСр. Динуклеотид при гидролизе гуаниловой рибонуклеазой дает аденозин. Тринуклеотид гидролизуется нуклеазой Т1 с образованием гуанозин-3’-фосфата и динуклеотида. Установите последовательность олигонуклеотида. Каким методом можно получить информацию о брутто-формуле олигонуклеотида?

6. Напишите последовательности (с указанием концевых фосфатных групп) всех продуктов, образующихся при обработке олигонуклеотида pCATTCGTTC 66% муравьиной кислотой (1 час), а затем 10% пиперидином (95С, 30 минут). Нарисуйте схему радиоавтографа геля с фрагментами олигонуклеотида, образовавшихся при химическом расщеплении.

7. Напишите последовательности (с указанием концевых фосфатных групп) всех продуктов, образующихся при последовательной обработке олигонуклеотида dpGTGACGTGAT гидразингидратом в присутствии 1 М NaCl и 1 М пиперидином. Нарисуйте схему радиоавтографа геля с фрагментами олигонуклеотида, образовавшихся при химическом расщеплении.

8. На рисунке приведена схема радиоавтографа геля с четырмя дорожками фрагментов дезоксирибоолигонуклеотида, образовавшихся при химическом расщеплении.

Олигонуклеотид содержал ³²Р-метку на 5'-конце. Какова последовательность исследуемого нуклеотида?

9. При обработке олигорибонуклеотида Х рибонуклеазой Т1 образуются три олигонуклеотида: L, M и N (фрагмент L содержит Up, Cp, Ap и G; фрагмент М – Ap и С; N – 2 Cp и G, состав олигонуклеотидов определяли после обработки фосфатазой и щелочного гидролиза). После обработки панкреатической рибонуклеазой олигорибоуклеотида Х получили: Up, Cp и олигонуклеотиды P, Q, R (P содержит Gp, Cp; Q – Gp, Ap, C; R – Ap, Cp). Какова структура олигорибонуклеотида?

10. Олигонуклеотид с нуклеотидным составом А₂С₂U₂G обработали некоторыми ферментами и после гидролиза определили нуклеотидный состав полученных продуктов. Обработка рибонуклеазой А дала Ср и три динуклеотида (один – содержащий аденин и урацил, второй – аденин и цитозин, третий – аденин и урацил). При обработке такадиастазой получили свободный уридин, Ар, динуклеотид, содержащий аденин и урацил, и тринуклеотид, содержащий гуанин и цитозин. Определите последовательность нуклеотидов в олигонуклеотиде.

11. Олигонуклеотид, состава А₃С₂G₂U₃ был обработан панкреатической РНК-азой и такадиастазой. В результате действия РНК-азы были получены аденозин, 2 моля Ср, два динуклеотида, состоящих из гуанина и урацила, и тринуклеотид, содержащий аденин и урацил. Действие такадиастеразы привело к образованию Gp; Ap; динуклеотида, содержащего урацил и гуанин, двух тринуклеотидов, состоящих из урацила, аденина и цитозина. Какова первичная структура олигонуклеотида?
1.3.2. Белки

1. В химии белка часто используют следующие реактивы:

А) СNBr;

Б) мочевина;

В) бетамеркаптоэтанол;

Г) трипсин;

Д) надмуравьинная кислота;

Е) дансилхлорид;

Ж) 6 н НСl;

З) 2,4-динитрофторбензол;

И) нингидрин;

К) фенилизотиоцианат;

Л) химотрипсин.

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

1. 
   Обратимая денатурация белка, не содержащего дисульфидных связей. Какие понадобятся дополнительные реактивы, если в белке имеются дисульфидные связи?
   
2. 
   Определение аминокислотного состава пептида.
   
3. 
   Идентификация аминоконцевого остатка в пептиде, количество которого составляет порядка микрограммовых (А) и нанограммовых (б) количеств?
   
4. 
   Гидролиз пептидных связей по карбоксильной группе остатков лизина и аргинина?
   
5. 
   Гидролиз пептидных связей по карбоксильной группе остатков ароматических аминокислотных остатков.
   
6. 
   Расщепление пептидных связей по карбоксильной группе метионина?
   
7. 
   Определение последовательности аминокислот в небольшом пептиде.
   
1. 
   Этиленимин реагирует с боковыми цепями белка. Пептидные связи, образованные карбоксильными группами цистеиновых остатков, после обработки этиленимином расщепляются трипсином. Почему?
   
2. 
   Для пептида (адренокортикотропного гормона человека):
   

определите число фрагментов, образующихся при обработке:

а) бромцианом;

б) N-бромсукцинимидом;

в) трипсином;

г) химотрипсином.

4. Каким образом будет действовать трипсин на следующие пептиды:

А) Lys-Asp-Gly-Ala-Al-Glu-Ser-Gly;

Б) Ala-Ala-His-Arg-Glu-Lys-Phe-Ile;

В) Tyr-Cys-Lys-Ala-Arg-Arg-Gly;

Г) Phe-Ala-Glu-Ser-Ala-Gly?

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

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

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

Предположим, что образовавшиеся пептиды реагируют затем с бромцианом. Назовите образующиеся при этом продукты.

6. 
   Назовите пептиды, которые образуются, если пептид
   

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

7. 
   Какие способы Вы применили бы к указанному ниже фрагменту гемоглобина, чтобы получить два таких набора пептидов с перекрывающимися последовательностями, при помощи которых можно было бы установить полную аминокислотную последовательность этого фрагмента? Последовательность, которую необходимо расшифровать, такова:
   

8. В результате реакции тетрапептида с динитрофторбензолом и последующего гидролиза 6 н HCl образовалось ДНФ-производное Val и три другие аминокислоты. При гидролизе другой аликвотной пробы того же тетрапептида образовалось два фрагмента. Один из этих фрагментов был восстановлен LiBH₄, а затем гидролизован. В гидролизате был обнаружен аминоспирт, соответствующий глицину, а также аминокислота, образующая с нингидрином продукт желтого цвета. Присутствие каких аминокислот можно предположить в исходном тетрапептиде и какова их последовательность?

9. Пептид А, в состав которого входят лизин, гистидин, аспартат, 2 моля глутамата, аланин, пролин, валин, тирозин и две молекулы аммиака, дает в результате реакции с динитрофторбензолом ДНФ-Asp, а при обработке карбоксипептидазой – свободный Val. При расщеплении пептида А трипсином получаются два пептида. Один из них (Lys, Asp, Glu, Ala,Tyr) нейтрален при рН5.5, а другой (His, Glu, Pro, Val) дает ДНФ-His и при рН 5.5 несет положительный заряд. Кроме того, из пептида А получаются два пептида в результате дейсттвия химотрипсина. Один из них (Asp,Ala, Tyr) при рН 5.5 нейтрален, а другой (Lys, His, 2 Glu, Pro, Val) – положительно заряжен. Укажите структуру пептида А.

10. В гидролизате пептида найдены аланин, валин, глутамат, фенилаланин, тирозин, глицин, лизин, лейцин, метионин и NH3. При обработке пептида динитрофторбензолом выявлен ДНФ-аланин, карбоксипептидазой – глицин. В триптическом гидролизате обнаружено два пептида: первый состоит изVal, Ala, Glu, Lys, Phe; второй – из Met, Gly, Leu, Tyr, а при обработке динитрофторбензолом дает ДНФ-лейцин. В химотриптическом гидролизате найдено три пептида: первый содержит метионин и глицин; второй – Val, Ala, Phe, Glu; третьий - Leu, Tyr, Lys. Выведите на основании всей совокупности данных первичную структуру исходного пептида.

11. В результате реакции тетрапептида с динитрофторбензолом и последующего гидролиза 6 н HCl,образовалось ДНФ-производное Ser и три других аминокислоты. При гидролизе трипсином другой аликвотной пробы того же тетрапептида были обнаружены два фрагмента. При обработке гидролизата одного из фрагментов нингидрином выявляется продукт желтого цвета. Кратковременная инкубация с карбоксипептидазой приводит к появлению свободного лейцина. Присутствие каких аминокислот можно предположить в исходном тетрапептиде и какова их последовательность?

12. В результате кислотного гидролиза пептида А получены следующие аминокислоты: Asp, Lys, 2 Pro, Ser. После обработки динитрофторбензолом и кислотного гидролиза выявлен динитрофенилсерин. Частичный кислотный гидролиз привел к образованию пяти пептидов, содержащих следующие аминокислоты, полученные после полного гидролиза этих пептидов:

1) Pro, Ser;

2) Pro, Asp;

3) Lys, Pro, Asp;

4) Lys, Pro;

5) Asp, Lys.

Предположите последовательность аминокислот в пептиде А.

13. Для определения аминокислотной последовательности рибонуклеаза из поджелудочной железы быка была расщеплена н фрагменты двумя различными методами (А и Б) и для полученных фрагментов была определена первичная структура. Для метода А получено пять фрагментов:

1. 
   KETAAAKFERQHM;
   
2. 
   DSSTSAASSSNYCNQM;
   
3. 
   M;
   
4. 
   KSRNLTKDRCKPVNTFVHESLADVQAVCSQKNVACKNCQTNCYQSYSTM;
   
5. 
   SITDCRETGSSKYPNCAYKTTQANKHIIVACEGNPYVPYHFDASV.
   

1. 
   TTQANK;
   
2. 
   ETAAAK;
   
3. 
   PVNTFVHESLADVQAVCSQK;
   
4. 
   ETGSSK;
   
5. 
   HIIVACEGNPYVPYHFDASV;
   
6. 
   NVACK;
   
7. 
   K;
   
8. 
   SR;
   
9. 
   FER;
   
10. 
    YPNCAYK;
    
11. 
    DR;
    
12. 
    QHMDSSTSAASSSNYCNQMMK;
    
13. 
    CK;
    
14. 
    NCQTNCYQSYSTMSITDCR;
    
15. 
    NLTK.
    С помощью каких методов было проведено расщепление белка? Напишите аминокислотную последовательность рибонуклеазы быка исходя из двух наборов фрагментов, полученных разными методами. Сколько пептидных фрагментов будет получено, если белок подвергнуть расщеплению химотрипсином?
    

15. В гидролизате гормона найдены гистидин, лейцин, лизин, глицин, пролин, серин, триптофан, 2 моля глутамата, тирозин и NH₃. Гормон устойчив к действию карбоксипептидазы. При обработке гормона по методу Сэнгера выявлен ДНФ-глутамат. В химотриптическом гидролизате обнаружены тетрапептид, состоящий из серина, лейцина, глутамата и триптофана, и два трипептида: первый содержит тирозин, глутамат и гистидин, второй – глицин, лизин, пролин. При обработке тетрапептида по методу Сэнгера найден ДНФ-серин. В триптическом гидролизате обнаружено два пептида: первый содержит гистидин, лейцин, лизин, серин, триптофан, тирзин и два моля глутамата. Второй окрашивается нингидрином в желтый цвет. Выведите на основании всей совокупности данных первичную структуру исходного гормона.

16. После кислотного гидролиза пептида, выделенного из триптического гидролизата белка, и качественного аминокислотного анализа были получены только аргинин, аспарагиновая кислота и глутаминовая кислота. Пептид отрицательно заряжен при рН 6.5, так как при электрофорезе он перемещался к положительному электроду. В результате обработки пептида дансилхлоридом при рН 8.0 и последующего кислотного гидролиза было получено дансилированное производное глутаминовой кислоты, а в результате обработки пептида фенилизотиоцианатом при нейтральном рН и последующей обработке безводной трифторуксусной кислотой получен новый пептид. Этот новый пептид был нейтрален при рН 6.5, содержал эквимолярные количества аммиака, аргинина, аспарагиновой кислоты и глутаминовой кислоты (по данным количественного анализа кислотного гидролизата) и при одинаковых методах анализа концевых групп давал те же дансилированные производные, что и исходный пептид. Повторная обработка фенилизотиоцианатом и трифторуксусной кислотой позволила получить третий пептид, также как и второй, нейтральный при рН 6.5. Какова структура исходного пептида?

17. В 1955 г. В. дю Виньо была присуждена Нобелевская премия за синтез олигопептидного гормона. Определите структуру данного олигопептида, изобразив ее в развернутом виде, если известно, что в результате кислотного гидролиза и последующего воздействия реагента, восстанавливающего S-S-связи, образуется следующий набор аминокислот: 2 Cys, Tyr, Phe, Glu, Asp, Pro, Arg, Gly и три молекулы NH₃. При действии трипсина образуется октапептид и глицин. При действии динитрофторбензола с последующим кислотным гидролизом в кислородных условиях обнаружено следующее соединение:

ДНФ-NH-CH-(COO)-CH₂-S-S-CH₂-CH-(COO)-NH₃⁺

Гормон не гидролизуется карбоксипептидазой. Частичный гидролиз олигопептида приводит к образованию следующих ди- и трипептидов: Cys-Tyr, Phe-Glu, Asp-Cys, Pro-Arg-Gly, Cys-Tyr-Phe, Glu-Asp-Cys, Cys-Pro (после кислотного гидролиза реакционную смесь выдерживали в присутствии реагента, восстанавливающего S-S-связи).

18. Пентапептид, образующийся при обработке белка трипсином, содержит аргинин, аспартат, лейцин, серин, тирозин. Для определения аминокислотной последовательности провели три последовательных расщепления по Эдману. Полученные после каждого расщепления пептиды имели следующий состав:

Первое расщепление - аргинин, аспартат, лейцин, серин;

Второе расщепление - аргинин, аспартат, серин;

Третье расщепление - аргинин, серин.

Какова последовательность пентапептида?