Химия белков
жүктеу/скачать 1.16 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Ответ
| Химия белков Сколько различных трипептидов можно синтезировать из глицина, аланина и серина при условии, что каждую аминокислоту можно использовать только один раз? Ответ: Можно построить шесть трипептидов: Ала–Лиз–Глу, Ала–Глу–Лиз, Лиз–Ала–Глу, Лиз–Глу– Ала, Глу–Ала–Лиз и Глу–Лиз–Ала. Все полученные пептиды будут обладать разными свойствами. Напишите пентапептид тир-глу-лиз-асп-три, определите его суммарный заряд при рН 7,0 и ИЭТ. Как изменится суммарный заряд этого пептида при рН 4,4 или рН 10? Ответ:К катоду или аноду будут двигаться пентапептиды цис-сер-глу-вал-гли-тре и вал-лиз-фен-гис-арг при рН 7,0? Будет ли меняться направление движения и если будет то как, при сдвиге рН в кислую или щелочную сторону? Ответ:Ядерные белки – гистоны имеют ИЭТ около 10,8 и связываются с ДНК. Какие аминокислотные остатки присутствуют в гистонах в относительно больших количествах? Каким образом эти остатки обеспечивают прочное связывание гистонов с ДНК? Ответ: Характерная особенность гистонов – высокое содержание лизина и (или) аргинина. Это придает им щелочный характер и способность взаимодействовать с кислотными группами ДНК. В белках крови – альбуминах содержится большое количество остатков глутаминовой и аспарагиновой аминокислот. В какой среде, кислой или щелочной, лежит ИЭТ альбуминов? Ответ: ИЭТ альбумина равен 4,8. Значит ИЭТ лежит в кислой среде. Пепсин желудочного сока имеет ИЭТ около 1. Остатки каких аминокислот присутствуют в пепсине в большом количестве, обеспечивая такуюнизкую ИЭТ? Ответ: В пепсине присутствуют в большом количестве карбоксильные группы. В составе пепсина большое количество кислых аминокислот – аспарагиновой и глутаминовой. Какой метод целесообразнее использовать для разделения церулоплазмина и γ- глобулина из их смеси, если известно, что церулоплазмин имеет молекулярную массу 151000, ИЭТ при рН 4,4; а γ-глобулин имеет молекулярную массу 150000, ИЭТ при рН 6,3. Ответ: Целесообразнее использовать электрофоре́з белко́в — способ разделения смеси белков на фракции или индивидуальные белки, основанный на движении заряженных белковых макромолекул различного молекулярного веса в стационарном электрическом поле. Электрофорез белков применяют как для анализа компонентов смеси белков, так и для получения гомогенного белка. После осаждения исследуемого белка сульфатом аммония, получили осадок этого белка вместе с солью. Каким методом можно отделить белок от соли? Объясните принцип. Ответ: Диализная очистка. При выделении отдельных макромолекул — ДНК, белков, полисахаридов — часто встает задача отделения от них низкомолекулярных примесей. Так, например, после высаливания белка необходимо удалить из осадка избыток сульфата аммония, одновременно переведя белок в нативное растворимое состояние. Если мы поместим наш осадок в мешочек из полупроницаемой мембраны (например, целлофана — химически обработанной целлюлозы, поры которой пропускают ионы соли и другие низкомолекулярные вещества, но слишком узки для больших молекул белка или ДНК), а сам мешочек опустим в дистиллированную воду или буферный раствор с небольшим содержанием соли, осадок начнет растворяться, а соль выходить в раствор снаружи мешочка. Так будет происходить до момента, пока концентрации соли по разные стороны мембраны не сравняются. Если мы будем менять раствор снаружи, мы сможем полностью удалить все низкомолекулярные примеси из препарата — они выйдут через поры мешочка, а биополимеры останутся внутри. Такой прием называется диализом и именно по этому принципу у нас работают почки, удаляющие из организма лишние соли, продукты азотистого обмена и другие низкомолекулярные вещества, но сохраняющие в организме все высокомолекулярные белки. Клеточные белки, находясь в водном растворе, приобретают конформацию, при которой большая часть гидрофобных радикалов ориентирована внутрь молекулы, образуя гидрофобное ядро. Многие антисептические средства (фенол, резорцин) также содержат в своем составе гидрофобные группы. Объясните возможный механизм их действия. Ответ: Фенолы применяются как антисептические средства. Антисептическое действие их основано на способности свертывать белки. Фенолы обладают бактерицидным действием, т. е. способны убивать микроорганизмы или создавать неблагоприятные для их жизнедеятельности условия. В то же время, гидрофобные молекулы не поляризованы и не способны образовывать водородные связи, поэтому вода отталкивает такие молекулы, предпочитая образовывать связи внутри себя. Именно этот эффект определяет гидрофобное взаимодействие. В качестве поверхностных анестетиков часто применяют соли тяжелых металлов (сулема – HgCl2, препараты серебра – ляпис, колларгол) .Объясните механизм их действия. Ответ: Значительное количество антисептиков представлено солями тяжелых металлов. Их антимикробное действие связано с тем, что уже в довольно низких концентрациях они взаимодействуют с белками микроорганизмов, блокируют их SH-группы и изменяют их конформацию. Из-за высокой токсичности большинство лекарств содержащих соли тяжелых металлов, применяются в качестве поверхностных антисептиков. Так высокой антимикробной активностью обладает сулема (HgCl2), применяемая для обработки рук и дезинфекции помещении, препараты серебра, такие как ляпис (AgNO3), колларгол (серебро коллоидальное), применяемые для обработки слизистых оболочек при инфекционных заболеваниях. При добавлении к раствору белка нейтральных солей в высокой концентрации белок выпадает в осадок. После удаления соли путем диализа белки снова растворяются. Объясните, почему добавление высоких концентраций солей снижает растворимость белка? Ответ: Ионы солей, введенные в раствор, усиливают гидрофобные связи в молекуле белка и этим упрочняют его структуру. При прибавлении к раствору белка высоких концентраций солей или таких органических растворителей, как спирт или ацетон, возникает конкуренция за молекулы воды между солью или спиртом, с одной стороны, и молекулами белка — с другой. При определенных концентрациях ионы солей, молекулы спирта или ацетона связывают такое большое количество молекул воды, что несвязанной воды недостаточно для растворения белка, и он выпадает в осадок. Описано наследственное заболевание, при котором в эритроцитах снижено содержание 2,3- дифосфоглицерата. Какие симптомы могут наблюдаться у людей с такой патологией? Объясните механизм действия 2,3-дифосфоглицерата. Ответ: Наследственная гемолитическая анемия, обусловленная дефицитом активности пируваткиназы эритроцитов. Врожденная гемолитическая анемия встречается у лиц гомозиготных по аутосомно- рецессивному гену. Гетерозиготные носители являются практически здоровыми. Фермент пируваткиназа является одним из заключающих ферментов гликолиза, обеспечивающих образование АТФ. У больных с дефицитом пируваткиназы снижается количество АТФ в эритроцитах и накапливаются продукты гликолиза предшествующих этапов – фосфофенолпируват, З-фосфоглицерат, 2,3-дифосфоглицерат, а содержание пирувата и лактата снижается. Симптомы при гемолитической анемии: -кожа и слизистые оболочки рта и глаз приобретают бледный или желтушный цвет (в результате наличия продуктов распада кровяных телец в организме); -сердцебиение учащается; -наблюдается общая слабость в организме, быстрая утомляемость, одышка; -увеличивается печень и селезенка; -повышается уровень билирубина и развивается желтуха (кожный покров, белки глаз, слюна и слезная жидкость приобретает лимонный цвет); -повышается температура тела, появляются приступы головокружений; -иногда наблюдаются расстройство сознания и мышечные судороги; -характерным симптомом является повышение густоты крови, вследствие чего наблюдается плохая циркуляция крови, насыщение кислородом происходит слабо, образуются тромбы, нарушается кровоснабжение внутренних органов. Пациент поступил в больницу с жалобами на одышку, головокружение, учащенное сердцебиение и боль в конечностях. При анализе крови были обнаружены эритроциты в форме серпа. Объясните причину заболевания. Ответ: Заболевание – серповидноклеточная анемия. В основе серповидно-клеточной анемии лежит генная мутация, обусловливающая синтез аномального гемоглобина S (HbS). Дефект структуры гемоглобина характеризуется заменой глутаминовой кислоты валином в бета-полипептидной цепи. Образующийся при этом гемоглобин S после потери присоединенного кислорода приобретает консистенцию высокополимерного геля и становится в 100 раз менее растворимым, чем нормальный гемоглобин А. В результате этого эритроциты, несущие деоксигемоглобин S, деформируются и приобретают характерную полулунную (серповидную) форму. Измененные эритроциты становятся ригидными, малопластичными, могут закупоривать капилляры, вызывая ишемию тканей, легко подвергаются аутогемолизу. В дезоксигемоглобине S имеется участок, комплиментраный другому участку таких же молекул, содержащему изменённую. В результате молекулы дезоксигемоглобина начинают слипаться, образуя удлинённые фибриллярные агрегаты, деформирующие эритроцит и приводящие к образованию аномальных эритроцитов в виде серпа. Нарушение доставки кислорода в ткани вызывает боли и даже некроз клеток в данной области. Частые головокружения. Обусловлены недостатком кислорода на уровне головного мозга, что является опасным для жизни состоянием. Одышка. Данный термин подразумевает увеличение частоты и глубины дыхательных движений, возникающее в результате ощущения нехватки воздуха. У больных серповидноклеточной анемией этот симптом обычно возникает в периоды физической активности, однако возможно его появление и в покое (при тяжелых формах заболевания, в условиях высокогорья). Как повлияет на сродство гемоглобина А к кислороду диссоциация α2β2 на мономерные субъединицы? Ответ: Кривая диссоциации оксигемоглобина связывает насыщение кислородом (S O 2 ) и парциальное давление кислорода в крови (P O 2 ) и определяется тем, что называется «сродством гемоглобина к кислороду»; то есть насколько легко гемоглобин поглощает и выделяет молекулы кислорода в окружающую его жидкость. Глютенин (богатый цистином белок пшеницы) определяет вязкость и эластичность теста, приготовленного из пшеничной муки. Твердый и прочный панцирь черепахи также обязан этими свойствами высокому содержанию цистина в α-кератине, из которого он состоит. Объясните молекулярную основу наблюдаемой корреляции между содержанием цистина и механическими свойствами белка. Ответ: Содержание цистина определяет механические свойства многих белков. В молекулах целого ряда природных белков содержится большое число остатков цистина. При этом наблюдается корреляция между механическими свойствами белков (прочностью на разрыв, вязкостью, твердостью и т.д.) и содержанием цистина. При длительных умеренных тренировках (бег трусцой в течение 30 минут) в сердечной мышце повышается уровень шаперонов-70 (белков теплового шока). Поясните, почему тренированные таким образом люди значительно легче переносят последствия инфаркта. Ответ: Hsp70, которые кодируют группу близких белков с молекулярной массой от 66 до 78 кДа. Базовый уровень экспрессии в ответ на различные факторы стресса различаются для множества членов этого семейства. Шапероны Hsp70 имеют два основных функциональных домена. Высоко консервативный NH2-концевой домен обладает АТФ-азной активностью и прочно связывается с АДФ и АТФ, а COOH-терминальный домен связывается с полипептидами. Известно, что Hsp70 предпочтительно связывается с несвернутыми или частично свернутыми белками и предотвращает их агрегацию или неправильный фолдинг. Номенклатура различных белков семейства Hsp70 обширна и основана на клеточном распределении и индуцируемости. При присоединении к гемоглобину оксида углерода образуется СО-гемоглобин. Каждый гем в гемоглобине может связывать одну молекулу оксида углерода, но неспособен связывать одновременно и СО и О2. Сродство связывания СО почти в 200 раз выше чем О2. При вдыхании в течение часа воздуха, содержащего 0,1% СО, примерно половина гемов в гемоглобине оказывается связана с СО, что нередко приводит к летальному исходу. Как объяснить кажущийся парадокс? Ответ: Расщепление карбоксигемоглобина на Hb и CO происходит в 10 тысяч раз медленнее, чем расщепление оксигемоглобина на Hb и O2. Поэтому при наличии во вдыхаемом воздухе CO кислород постепенно вытесняется из гемоглобина. Уже при концентрации 0,1 % CO в воздухе больше половины Hb крови превращается в карбоксигемоглобин; в результате нарушается перенос кислорода от лёгких к тканям и развивается так называемое угарное отравление, химическое соединение, образующееся при взаимодействии окиси углерода с красящим пигментом крови гемоглобином. Карбоксигемоглобин образуется очень быстро, поскольку способность присоединяться к гемоглобину у угарного газа примерно в 200 раз выше, чем у кислорода. Карбоксигемоглобин не способен переносить кислород к тканям организма, поэтому при отравлении окисью углерода у человека может быстро наступить смерть. В больших количествах карбоксигемоглобин образуется при отравлении окисью углерода, а в небольших всегда присутствует в крови всех курильщиков и жителей огромных городов. Кобра обездвиживает жертву при помощи α-нейротоксинов, небольших белков, содержащих 65-70 аминокислотных остатка и оказывающих курареподобное действие. Объясните механизм действия α- нейротоксинов. С какими белками в клетке соединяются α-нейротоксины. Ответ: а-Нейротоксины антагонистически связываются прочно и нековалентно с nAChR скелетных мышц тем самым блокируя действия Аch на постсинаптическую мембрану, подавляя поток ионов и приводя к параличу, nAChR содержат два сайта связывания нейротоксиного змеиного яда. Для расслабления скелетных мышц на время операции используют дитилин, структура которого похожа на структуру ацетилхолина. Объясните механизм действия лекарственного препарата. Ответ: Эффект обездвиживания после внутривенного введения наступает через 0,5-2 минуты и продолжается 10-20 минут после внутримышечного применения препарата действия наступательных несколько позже и продолжается более длительно 20-50 минут. Дитилин в организме разрушается псевдохолинэстеразой и подвергается щелочному гидролизу, распадаясь на свойственные для животного организма вещества : холин и янтарную кислоту. Препарат оказывает быстрое и кратковременное действие. В рекомендуемых дозах при внутримышечном введении вызывает расслабление опорной мускулатуры через 4-6 минут после инъекции раствора. Атропин используется в фармакологии как вещество, снимающее спазм гладких мышц внутренних органов (кишечника, желудка, желчного и мочевого пузырей, бронхов) и расширяющее зрачки. Объясните механизм действия атропина, учитывая, что сокращение гладких мышц и сужение зрачков вызывает взаимодействие ацетилхолина с М-рецепторами. Какие еще вещества обладают схожим с атропином действием. Ответ: Механизм действия обусловлен выборочной блокадой атропином М-холинорецепторов (в меньшей степени влияет на Н-холинорецепторы), в результате чего последние становятся нечувствительными к ацетилхолину, который образуется в области окончаний постганглионарных парасимпатических нервов. Максимальный мидриаз наступает через 30 - 40 мин и сохраняется в течение 7 - 10 дней, паралич аккомодации соответственно через 1 - 3 ч и сохраняется 8 - 12 дней. Системный эффект атропина обусловлен его антихолинергическим (холинолитическим) действием и включает угнетение секреции слюнных, желудочных, бронхиальных, потовых желез, поджелудочной железы, учащение сердечных сокращений (уменьшается тормозящее действие n.vagus на сердце), снижение тонуса гладкомышечных органов (бронхиальное дерево, органы брюшной полости и др.). Проникая через гематоэнцефалический барьер, атропин влияет на центральную нервную систему. Препарат уменьшает мышечный тонус и тремор у больных паркинсонизмом (центральное холинолитическое действие), в терапевтических дозах атропин возбуждает дыхательный центр, большие дозы атропина вызывают двигательные и психические нарушения, судороги, галлюцинаторные явления, паралич дыхания. жүктеу/скачать 1.16 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|