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

Глава 2. Ферменты

2. Предложите механизм ферментативной реакции, катализируемой фосфоглицератмутазой.

3. Какую реакцию катализируют ферменты глюкокиназа и гексокиназа? Почему печень содержит глюкокиназу, а мозг и другие ткани – гексокиназу?

4. При синтезе ацетил-СоА из ацетата и кофермента А карбоксильный атом кислорода ацетата, меченый 18О, обнаруживается в фосфатной группе адениловой кислоты. Предложите механизм действия эукариотической ацетат-тиокиназы. Сравните реакции, протекающие у прокариот и эукариот.

А) сколько молей субстрата в секунду гиролизует 1 мг фермента, если концентрация субстрата значительно выше Км?

Б) сколько молей фермента активных центров содержится в 1 мг фермента? Примем, что в каждой единице имеется по одному активному центру.

В) каково число оборотов данного фермента?

2. Определите значения кинетических параметров k2 и Км гидролизп метилового эфира N-ацетил-L-валина, катализируемого альфа-химотрипсином, исходя из данных таблицы.

Условия реакции: [E0] = 3.85x10^-5 M, pH = 7.8, 25°C, 0.1 M КСl

3. 
   Пенициллин гидролизуется пенициллиназой – ферментом, имеющимся у ряда резистентных бактерий. Молекулярная масса пенициллиназы из Staphylococcus aureus составляет 29.6 кДа. Измеряли количество пенициллина, гидролизуемого в 12 л раствора в течение 1 мин в присутствии 10-9 г очищенного фермента как функцию концентрации субстрата. Примем, что в ходе определения концентрация пенициллина практически не менялась.
   

Концентрация пенициллина, М х 105	Количество гидролизовавшегося пенициллина, моль х 109
0.1	0.11
0.3	0.25
0.5	0.34
1.0	0.45
3.0	0.58
5.0	0.61

А) постройте по этим данным график в координатах 1/V от 1/[S]. Подчиняется ли пенициллиназа кинетике Михаэлиса-Ментен? Если да, то чему равна величина Км?

Б) чему равна Vmax?

В) каково число оборотов пенилиллиназы в этих экспериментальных условиях? Примем, что на одну молекулу фермента приходится один активный центр.

4. Определите значения кинетических параметров k2 и Км гидролиза метилового эфира N-бензоил-L-аминомаслянной кислоты, катализируемого альфа-химотрипсином, исходя из данных таблицы.

Условия реакции: [E0] = 2.16x10^-5 M, pH = 7.8, 25°C, 0.1 M КСl.

5. В некоторых работах за показатель ингибирующей способности эффектора принимают такую концентрацию ингибитора, которая вызыывает уменьшение скорости ферментативной реакции в два раза (I₅₀). Найдите связь между I₅₀ и k_i для случая неконкурентного ингибирования.

6. Измеряли кинетику ферментативной реакции в зависимости от концентрации субстрата в присутствии ингибитора (концентрация 10^-5 М) или в его отсутствие; были получены следующие данные:

[S]0∙10-5, M	Скорость реакции, мкмоль/мин
	Без ингибитора	С ингибитором
0.3	10.4	4.1
0.5	14.5	6.4
1.0	22.5	11.3
3.0	33.8	22.6
9.0	40.5	33.8

А) Чему равны V_max и K_M в отсутствие ингибитора? В его присутствии?

Б) Каков тип ингибирования?

В) Чему равна константа связывания ингибитора?

7. Фосфофруктокиназа катализирует следующую реакцию:

Фруктозо-6-фосфат + АТФ → фруктозо-1,6-дифосфат + АДФ.

Рассчитайте величину K_M для АТФ, исходя из приведенных ниже данных. Концентрация фруктозо-6-фосфата оставалась постоянной (1 мМ).

Концентрация Mg-АФФ, мкМ	100	30	20	15	10
Скорость образования продукта (о.е./мин.)	0.3	0.19	0.14	0.09	0.05

8. Из приведенных ниже данных для глутаматдекарбоксилазной реакции определите, является ли действие ингибитора – бромпирувата конкурентным или неконкурентным. Вычислите также величину K_M для субстрата – глутаминовой кислоты – и значение k_i для фермент-ингибиторного комплекса. Определите значение V_max.

9. Карбомоилфосфатсинтетаза катализирует следующую реакцию:

NH₃ + CO₂ + 2 ATP → NH₂COOPO₃^2- + 2 ADP + HPO₄^2-

Рассчитайте величину K_M для АТФ, исходя из приведенных ниже данных. 8-азидо-АТФ ингибирует реакцию, катализируемую карбомоилфосфатсинтетазой. Определите характер ингибирования, k_i для фермент-ингибиторного комплекса.

10. Салицилат ингибирует каталитическое действие глутаматдегидрогеназы. Определите путем графического анализа приведенных ниже данных, является ли ингибирование конкурентным или неконкурентным. Предполагается, что концентрация салицилата составляет 40 мМ и поддерживается на постоянном уровне. Вычислите также величину K_M для глутамата и значение константы диссоциации ферментно-субстратного комплекса k_i.

11. 
    Фенилаланин ингибирует щелочную фосфатазу из кишечника крысы. Определите тип ингибирования, константу диссоциации фермент-ингибиторного комплекса k_i из приведенных далее данных.
    

Концентрация субстрата, мМ		5	10	25	50	100
Скорость образоввания продукта в отсутствии фенилаланина, мкмоль / мин ∙ мл		3	5	8	10	12.5
Скорость образоввания продукта в присутствии фенилаланина, мкмоль / мин ∙ мл	5 мМ	2.5	3.7	5.0	6.0	6.7
	10 мМ	1.8	2.3	2.9	3.1	3.2

12. 
    Объясните механизм необратимого ингибирования фосфоглукомутазы под действием диизопропилфторфосфата (ДФФ). Какие еще ферменты чувствительны к действию этого яда?
    

1. 
   Проведите анализ различий между:
   

Б) фосфатазами и фосфорилазами;

В) экзопептидазами и эндопептидазами;

Г) трипсином и химотрипсином;

Д) трипсином и трипсиногеном.

2. Напишите полностью реакцию, укажите систематические и тривиальные названия, а также шифр фермента, катализирующего реакцию, по систематике IUB. Если в реакции принимает участие кофермент, укажите какой и напишите его структурную формулу:

А) глюкозо-6-фосфат + Н₂О → D-глюкоза + офтофосфат;

Б) ацетил-СоА + ортофосфат → СоА + ацетилфосфат;

В) L-метионин → D-метионин;

Г) АТФ + ацетат + СоА → АМФ + пирофосфат + ацетил-СоА;

Д) АТФ + креатин → АДФ + фосфокреатин.

3. Напишите полностью реакцию, катализируемую ферментом, укажите тривиальное название и шифр фермента:

А) L-лактат : NAD⁺ оксидоредуктаза;

Б) АТР-пирофосфат-лиаза (циклизующая);

В) L-аланин : тРНК^Аla лигаза (образующая АМР);

Г) UDP-глюкоза : D-фруктозо-6-фосфат 2-α-глюкозилтрансфераза.

4. Напишите суммарное уравнение образования кофермента А из α-кетоизовалериановой кислоты, формиата, β-аланина, цистеина и АТР.

5. Как называются ферменты, катализирующие образование СоА-эфировжирных кислот:

А) ацил-СоА-дегидрогеназа;

Б) ацилтрансфераза;

В) ацетил-СоА-синтетаза;

Г) тиокиназа жирных кислот;

Д) β-кетотиолаза?

6. Какая связь образуется при переносе аминокислот с аминоациладенилата на концевой остаток аденозина молекулы тРНК:

А) пептидная;

Б) эфирная;

В) дисульфидная;

Г) водородная;

Д) сложноэфирная?
Глава 3. Биоэнергетические процессы. генерирование и хранение метаболической энергии
3.1. Общие

1. Заполните пропуски в следующих утверждениях:

1.1. Внутренняя и наружная мембраны митохондрий разделяют два митохондриальных компарктмента: внутренняя область - ……………………. и гораздо более узкое ……………………………. .

1.2. …………………… мембрана митохондрий напоминает сито, проницаемое для любых молекул, в том числе для небольших белков с молекулярной массой менее 10 кДа.

1.3. Внутренняя мембрана обычно складчатая; она образует ряд перегородок, называемых ……………………., за счет которых поверхность внутренней мембраны существенно увеличивается.

1.4. ……………………………., которые построены из трех молекул жирных кислот, соединенных эфирными связями с глицеролом, не несут заряда и фактически нерастворимы в воде; в цитозоле они сливаются в отдельные капельки.

1.5. Крупный разветвленный полимер глюкозы, который присутствует в цитоплазме в виде гранул, известен под названием ………………….

1.6. В …………………… обычно окисляется 2/3 общего количества окисляемых в клетках углеродсодержащих веществ; основными конечными продуктами при этом являются СО₂ и NADH.

1.7. При переносе электронов от молекул NADH и FADH₂ на кислород освобождается большое количество энергии, которая используется для превращения АДФ и неорганического фосфата в АТФ в процессе …………………..

1.8. Энергия, освобождающаяся при переносе электронов по дыхательной цепи, запасается в форме ……………………….. на внутренней митохондриальной мембране.

1.9. Поток электронов через внутреннюю мембрану генерирует градиент рН и мембранный потенциал, которые вместе создают ………………….. силу.

1.10. ……………………………. Синтезирует АТФ из АДФ и неорганического фосфата в матриксе митохондрии в реакции, сопряженной с транспортом протонов внутрь митохондрий.

1.11. Белок F₁-АТФаза представляет собой часть крупного трансмембранного комплекса, содержащего по крайней мере девять различных полипептидных цепей и называемого теперь ………………………..

1.12. Различные ………………………….. составляют группу окрашенных белков, объединяемых по признаку присутствия в молекуле связанного с белком гема. Атом железа в составе гема переходит из Fe³⁺ в Fe²⁺, когда принимает электрон.

1.13 Белки, относящиеся ко второму большому семейству переносчиков электронов, содержат 2 или 4 атома железа, которые связаны с равным количеством серы и равным количеством остатков цистеина, образуя …………………………………. в молекулах этих белков.

1.14. Самый простой из всех переносчиков электронов – это низкомолекулярное гидрофобное соединение убихинон, который, как и другие ………………….., может принимать или отдавать один или сразу два электрона.

1.15. Применение мягких ионных детергентов, которые солюбилизируют отдельные компоненты внутренней мембраны митохондрий в нативной форме, позволило идентифицировать и очистить три главных, связанных с мембраной ………………………, функционирующих на пути транспорта электронов от NADH до кислорода.

1.16. ……………….принимает электроны от NADH и передает их через флавин и, по крайней мере, пять железосерных комплексов к убихинону.

1.17. ………………. принимает электроны от убихинона и передает их на цитохром с.

1.18. ………………. принимает электроны от цитохрома с и переносит их на кислород.

1.19. Пары соединений, такие как NADH и NAD⁺, называют …………………., так кик одно из веществ первращается в другое за счет присоединения одного или более электронов плюс одного или более протонов.

1.20. В смеси NADH и NAD⁺ в соотношении 1:1 поддерживается определенное «давление электронов», или ………………………., который служит мерой сродства переносчика к электрону.

2. Укажите, какие из следующих утверждений правильные, а какие нет. Если утверждение неверно, объясните почему:

2.1. Чтобы обеспечить непрерывное получение энергии за счет окислительного метаболизма, животные клетки хранят «горючее» в форме жирных кислот и глюкозы.

2.2. Наиболее важный вклад цикла лимонной кислоты в метаболизм заключается в извлечении высокоэнергетических электронов при окислении двух углеродных атомов ацетильной группы и образованием СО₂.

2.3. Энергия, выделяющаяся при транспорте электронов по дыхательной цепи во внутренней мембране митохондрий, используется для перекачивания протонов через мембрану из мембранного пространства в матрикс.

2.4. Каждый последующий комплекс дыхательных ферментов в цепи переноса электронов обладает большим сродством к электронам, чем предыдущий; электроны последовательно переходят от одного комплекса к другому, пока в итоге не достигнут кислорода, который обладает наибольшим по сравнению со всеми комплексами сродством к электронам.

2.5. Как правило, протон-движущая сила во внутренней мембране дышащей митохондрии почти на три четверти обусловлена мембранным потенциалом.

2.6. Полное изменение энтропии в результате какой-либо химической реакции выражается в изменении свободной энергии, сопровождающей эту реакцию: чем больше увеличение свободной энергии (когда ΔG становится большой положительной величиной), тем легче идет данная реакция.

2.7. Значительная эффективность клеточного дыхания обусловлена, главным образом, большим числом образующихся в процессе окисления промежуточных продуктов (интермедиатов), благодаря чему огромное количество свободной энергии, освобождающейся при окислении, дробится на небольшие порции.

2.8. Очищенная АТФ-синтетаза гидролизует АТФ до АДФ и р_i, но в нативной, связанной с митохондриальной мембраной форме она действует только в направлении синтеза АТФ.

2.9. Все белки, образующие дыхательную цепь, содержат атомы железа, которые служат переносчиками электронов.

2.10. Токсичность таких ядов, как цианид и азид, обусловлена их способностью прочно связываться с комплексом цитохромоксидазы и блокировать тем самым весь процесс транспорта электронов.

2.11. Поскольку большинство цитохромов имеют более высокий окислительно-восстановительный потенциал, чем железосерные белки, то цитохромы функционируют как переносчики электронов в основном вблизи кислорода дыхательной цепи.

1. Радиоактивную глюкозу, меченную углеродом ¹⁴С в положении 3, инкубировали в анаэробных условиях в бесклеточном гомогетате печени. В каких положениях будет содержать ¹⁴С образовавшийся лактат?

2. Напишите суммарное уравнение превращения 3-¹⁴С-фруктозо-6-фосфата в пируват в клетках печени. Какие углеродные атомы продукта будут меченными?

3. Как выбрать из двух возможных путей окисления глюкозы, если имеются меченные по С-1 и по С-6 соединения?

4. Напишите уравнение реакции образования этанола из D-глицеральдегид-3-фосфата при спиртовом брожении. Какие ферменты принимают участие в этом процессе?

5. Напишите суммарное уравнение спиртового брожения.

6. Какой из ферментов гликолиза содержит NAD⁺ в качестве кофермента:

А) гликогенфосфарилаза;

Б) фруктозобисфосфатальдолаза;

В) D-глицеральдегидфосфатдегидрогеназа;

Г) енолаза;

Д) пируваткиназа?

7. Что является конечным продуктом гликолиза:

А) пируват;

Б) пропионат;

В) лактат;

Г) пируват + лактат;

Д) этанол + СО₂?

8. Глюкозу, меченную ¹⁴С при С-1, инкубируют с ферментами гликолиза и необходимыми коферментами. Каково распределение ¹⁴С в образующемся пирувате? (Допустим, что взаимопревращение глицеральдегид-3-фосфата и дигидроксиацетонфосфата происходит очень быстро по сравнению со следующей стадией).

9. Напишите уравнение равновесного состояния для превращения глицерина в пируват. Какие при этом необходимы ферменты, кроме ферментов гликолитического пути?

1. Какие атомы фруктозо-6-фосфата и седогептулозо-7-фосфата окажутся меченными в результате прямого окисления 3-¹⁴С-глюкозы по фосфоглюконатному пути?

2. В каких тканях окисление глюкозы происходит по пентозофосфатному пути и почему?

3. Пентозофосфатный путь иногда называют «прямым» окислением глюкозы. Почему? Насколько корректен этот термин?

А) окисление ацетил-СоА и образование двух молекул СО₂, молекулы ГТФ, трех молекул NADH и одной молекулы FADH₂;

Б) окисление ацетата до СО₂ и Н₂О;

В) окисление пирувата до СО₂ и Н₂О;

Г) окисление лактата до СО₂ и Н₂О с выделением энергии?

2. Будет ли происходить накопление оксалоацетата, если к экстракту, содержащему ферменты и коферменты цикла трикарбоновых кислот, добавить ацетил-СоА?

3. Какова судьба метки, если в цикле трикарбоновых кислот подвергаются превращениям следующие соединения, меченные углеродом ¹⁴С:

А) 1-¹⁴С-пируват;

Б) 2-¹⁴С-пируват;

В) 3-¹⁴С-пируват;

Г) 1-¹⁴С-ацетилСоА;

Д) глюкозо-6-фосфат, меченный по С-1?

Из каких субстратов после одного цикла будет образовываться ¹⁴СО₂?

3. 
   Каково значение ΔG₀ для окисления ацетильного компонента ацетил-СоА в цикле трикарбоновых кислот?
   

А) глицеролфосфатный челночный механизм;

Б) мала-аспартатный челночный механизм.

2. Как можно отличить фосфорилирование на субстратном уровне от сопляженных реакций фосфорилирования в дыхательной цепи?

3. Сколько молекул АТФ образуется при полном окислении до СО2 и Н2О следующих соединений (считайте при этом, что речь идет о клетках печени, почек или сердца):

А) фосфоенолпирувата;

Б) ацетил-СоА;

В) дигидроксиацетонфосфата;

Г) глицерина;

Д) пирувата;

Е) NADH;

Ж) фруктозо-1,6-дифосфата;

З) глюкозы?

4. Как действует каждый из нижеперечисленных ингибиторов на перенос электронов и образование АТФ в дыхательной цепи:

А) азид;

Б) ротенон;

В) оксид углерода;

Г) 2,4 – динитрофенол;

Д) антимицин А.

5. Немедленное введение нитрита оказывает очень эффективное лечебное действие при отравлении цианидом. Какова основа действия этого антидота? (Подсказка: нитрит окисляет феррогемоглобин в ферригемоглобин).

А) до ацетилСоА;

Б) до СО₂ и Н₂О.

2. Напишите суммарное уравнение окисления пропионовой кислоты С₂Н₅СОО^- до СО₂ и Н₂О.

3. Если предельная н-нонановая кислота С₈Н₁₇СОО^-, содержащая ¹⁴С-метку в положении 7, окисляется в условиях функционирования цикла трикарбоновых кислот, то какие из атомов углерода следующих промежуточных продуктов окажутся меченными:

А) янтарной кислоты;

Б) щавеливо-уксусной кислоты;

В) α-кетоглутаровой кислоты?

4. Напишите суммарные уравнения:

А) окисления предельной н-гептановой кислоты С₆Н₁₃СОО^- до СО₂ и Н₂О;

Б) окисления пальмитиновой кислоты CH₃(CH₂)₁₄COO^- до ацетилСоА.

5. Напишите суммарное уравнение окисления пальмитиновой кислоты CH₃(CH₂)₁₄COO^- в D-глюкозу в проростках высших растений.

6. Какое соединение является продуктом распада высших жирных кислот:

А) α-глицеролфосфат;

Б) β-гидроксибутират;

В) ацетилСоА;

Г) метилмалонилСоА;

Д) ацилСоА?

7. Линетол – препарат, получаемый из льняного масла, содержит смесь этиловых эфиров, ненасыщенных жирных кислот: олеиновой (15%), линолевой (15%) и линоленовой (57%), применяют внутрь для профилактики и лечения атеросклероза и наружно при ожогах и лучевых поражениях кожи. Применение линетола при атеросклерозе основано на данных о благоприятном влиянии ненасыщенных жирных кислот на обмен липидов и белков.

СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН	олеиновая
CH3(CH2)3-(CH2CH=CH)2(CH2)7COOH	линолевая
CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH	линоленовая
CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH	арахидоновая

Экспериментально показано, что питание животных жирами, содержащими большое количество насыщенных жирных кислот, приводит к появлению гиперхолистеринемии; применение же с пищей растительных масел, содержащих большое количество ненасыщенных жирных кислот, способствует снижению холистерина в крови. Этиловые эфиры кислот льняного масла в виде препарата линетола оказывают такое же действие, как кислоты, но имеют лучшие огранолептические свойства и лучше переносятся при длительном применении. Изобразите схему биохимических процессов, в которых принимают участие компоненты линетола (с указанием всех механизмов и названий ферментов). Подсчитайте, какое количество АТФ будет синтезироваться при употреблении 1 моль линетола.

а) ананин;

б) аспартат;

в) глутамат;

г) фенилаланин;

д) лейцин;

е) тирозин.

2. В печени происходит окислительное превращение глутаминовой кислоты, меченной ¹⁴С по второму атому углерода и ¹⁵N по аиногруппе. В каких атомах следующих метаболитов обнаружится каждая из меток:

А) мочевина;

Б) сукцинат;

В) аргинин;

Г) цитруллин;

Д) орнитин;

Е) аспартат?

3. Предложите путь метаболического превращения треонина в глицин и ацетилСоА.

4. При декрбоксилировании какой аминокислоты образуется β-аланин:

А) валина;

Б) лейцина;

В) глутамата;

Г) аспартата?

Напишите уравнение реакции. Назовите фермент.

3. 
   В каких положениях глутаминовой килоты окажутся пронумерованные ниже атомы гистидина в процессе его катаболизма?
   

3

3. 
   Какая аминокислота служит источником никотиновой кислоты:
   

Б) триптофан;

В) лизин;

Г) орнитин?

Напишите формулу.

3. 
   Какая аминокислота используется при биосинтезе порфиринового ядра:
   

Б) серин;

В) триптофан;

Г) аланин?

2. Напишите суммарное уравнение синтеза одного из D-глюкозильного остатка гликогена исходя из пирувата. Сколько для этого необходимо высокоэнергетических фосфатных связей?

3. Есть ли в мышцах глюкозо-6- фосфатаза? Аргументируйте ваш ответ.

4. Для синтеза глюкозы в печени необходим фосфоенолпируват. Однако его образование в печени окажется неэффективным, если фосфоенолпируват будет дефосфорилироваться под действием пируваткиназы с образованием пирувата. Как избежать этого холостого цикла? Почему этот механизм не подходит для мышц?

5. Какие положения в молекуле глюкозы окажутся меченными углеродом ¹⁴С, если крысе скармливают еду, содержащую меченный по метильной группе ацетилСоА? Происходит ли синтез глюкозы de novo?
3.8. Фотосинтез
1. Заполните пропуски в следующих утверждениях:

А) Внутренняя мембрана хлоропласта окружает большую центральную область, называемую ……………, которая представляет собой аналог митохондриального матрикса.

Б) Фотосинтетическая система поглощения света, цепь транспорта электронов и АТФ-синтетаза находятся в уплощенных дисковидных мешочках, называемых ………………

В) …………………… - это крупный полимер глюкозы, который, подобно гликогенув животных клетках, служит у растений запасным углеводом.

Г) Энергия, необходимая для осуществления электронного транспорта при фотосинтезе, извлекается из солнечного света, поглощаемого молекулами ………………………

Д) Многочисленные реакции, протекающие при фотосинтезе, могут быть разделены на две большие категории: реакции ………………… и реакции ……………………….

Е) Фиксация углерода катализируется ферментом ………………………..

Ж) Превращение СО₂ в углеводы происходит в цикле реакций, который называется циклом …………………………

З) При …………………. Фотосистема I в хлоропластах переключается на циклическую форму работы, при которой энергия направляется на синтез АТФ вместо NADPH.

2. Укажите, какие из следующих утверждений правильные, а какие – нет. Если утверждение не верно, объясните почему.

А) В общем можно было бы представить хлоропласт как сильно увеличенную в размере митохондрию, в которой кристы собраны в стопки связанных между собой субмитохондриальных частиц, погруженных в матрикс.

Б) Процесс превращения энергии начинается с того, что молекула хлорофилла возбуждается квантом света и один электрон переходит на новую орбиту с более высокой энергией.

В) Когда молекула хлорофилла в антенном комплексе поглощает фотон, возбужденный электрон быстро переносится с одной молекулы хлорофилла на другую, пока не достигнет фотохимического реакционного центра.

Г) За счет объединения двух фотосистем при фотосинтезе энергизации двух электронов из воды двумя фотонами света достаточно для восстановления NADP⁺ до NADPH.

Д) Баланс между нециклическим фотофосфорилированием, при котором образуются АТФ и NADPH, и циклическим фотофосфорилированием, приводящим к образованию только NADPH, регулируется в соответствии с потребностью в АТФ.

Е) Для превращения СО₂ в углеводы требуется непосредственно энергия света, тогда как для образования О₂ энергия света необходима опосредованно.

Ж) Главная реакция фиксации углерода состоит в том, что СО₂ атмосферы реагирует с пятиуглеродным соединением рибулозо-1,5-дифосфатом с образованием двух молекул трехуглеродного соединения 3-фосфоглицетата.

З) Для образования органических молекул из СО₂ и Н₂О требуется как энергия связанного фосфата (АТФ), так и восстановительная сила (NADPH).

3. Уравнение Ван Нила для фотосинтеза у высших растений следующее:

6СО₂ + 12 Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + 6 Н₂О + 6О₂,

Н₂О присутствует в обеих частях этого уравнения. Имеет ли это число формальное значение или является выражением важного аспекта фотосинтетичесого механизма?

4. 
   Предположим, что в освещаемой суспензии Clorella активно идет фотоситнез, когда свет внезапно выключается. Как изменится в следующую минуту содержание 3-фосфоглицерата и рибулозо-1,5-дифосфата?
   

6. В какие положения включится ¹⁴С через несколько секунд после начала фотосинтеза, идущего в присутствии ¹⁴СО₂, в следующих молекулах:

А) дигидроксиацетонфосфата;

Б) седогептулезо-7-фосфата;

В) глицерина;

Г) фосфоенолпирувата?

7. Хлоропласты, освещаемые в отсутствие АДФ и р_i, образуют АТФ во время последующего темнового периода при добавлении АДФ и р_i. Количество АТФ, синтезируемого в темноте, значительно увеличивается, если перед освещением добавляют пиридин. Почему?


Глава 4. Биосинтез предшественников макромолекул
4.1. Биосинтез олиго- и полисахаридов
1. Крысе дают с пищей миристиновую кислоту СН₃(СН₂)₁₂СОО^-, меченную изотопом ¹⁴С по карбоксильной группе. При этом повышения гликогена в печени не происходит, однако в глюкозильных остатках гликогена появляется ¹⁴С.

А) Изобразите последовательность реакций (используя соответствующие уравнения), в результате которых углеродные атомы глюкозильных остатков становятся меченными.

Б) Объясните, почему не синтезируется новое количество гликогена из жирной кислоты.

2. Каким образом бактерии и растения в отличие от животных синтезируют углеводы из ацетил-СоА?

3. Напишите уравнение реакции образования дисахарида лактозы.

4. Напишите уравнение синтеза крахмала в клетках растений.

5. Сколько высокоэнергетических фосфатных связей затрачивается на синтез одной молекулы сахарозы, исходя из молекулы глюкозы?
4.2. Биосинтез липидов и жирных кислот
1. Напишите активированную форму предшественника следующих реакций биосинтеза:

А) фосфатидилсерина из серина;

Б) фосфатидилэтаноламина из этаноламина;

В) фарнезилпирофосфата из геранилпирофосфата.

2. В каком углеродном атоме холестерина будет обнаружена метка, если вы начинаете с

А) 1-¹⁴С-ацетата;

Б) 2-¹⁴С-ацетата;

В) 1-¹⁴С-мевалоновой кислоты;

Г) 1-¹⁴С-мевалоновой кислоты?

3. Какой атом мевалоновой кислоты окажетсямеченным, если инкубировать пировиноградную кислоту, содержащую ¹⁴С-метку в положении 2, с тканью печени?

4. Какие атомы углерода в дипальмитилфосфатидилсерине окажутся меченными при использовании 3-¹⁴С-L-лейцина?

5. Сколько высокоэнергетических фосфатных связей необходимо для биосинтеза одной молекулы дипальмитилфосфатидилхолина из пальмитиновой кислоты, серина, глицерина и метионина?

6. Напишите суммарное уравнение биосинтеза миристиновой кислоты СН₃(СН₂)₁₂СОО^- из ацетил-СоА, NADPH и АТФ.

7. Сколько высокоэнергетических фосфатных связей необходимо для биосинтеза одной молекулы холестерина?

8. Напишите суммарное уравнение биосинтеза трипальмитина из глюкозы в клетках печени в аэробных условиях.
4.3. Биосинтез нуклеотидов
1. Напишите сбалансированное уравнение синтеза 5-фосфорибозил-1-пирофосфата из глюкозы по окислительной ветви пентозофосфатного пути.

2. Напишите сбалансированное уравнение синтеза оротата из глутамина, СО₂ и аспартата.

3. В каком положении молекулы адениловой кислоты, выделенной из гидролизата печени, должен находится:

А) атом углерода карбонильной группы глиоксилата;

Б) четвертый атом углерода фруктозы;

В) второй углеродный атом 3-фосфоглицерата;

Г) атом азота амидной группы глутамина?

4. Вычислите число высокоэнергетических фосфатных связей, которое «спасает» клетка при повторном использовании одной молекулы свободного гуанина для синтеза нуклеиновых кислот.

5. Напишите суммарное уравнение образования UTP из СО₂, NH₃, АТР, рибозо-5-фосфата и щавеливоуксусной кислоты у E.coli.

6. В каком положении молекулы цитидиловой кислоты РНК печени должен находится:

А) β-карбоксильный атом углерода α-кетоглутаровой кислоты;

Б) атом азота амидной группы глутамина;

В) атом азота глутаминовой кислоты?

7. В каком положении обнаружится метка ¹⁴С в оротовой кислоте, если выращивать бактериальные клетки в присутствии пирувата, меченного ¹⁴С по карбоксильной группе?

8. Какое соединение является источником аминогруппы при биосинтезе адениловой кислоты из инозиновой кислоты:

А) аспартат;

Б) глутамин;

В) карбомоилфосфат;

Г) глицин?

9. Напишите суммарное уравнение образования NADP⁺ из никотиновой кислоты, АТФ, рибозо-5-фосфата и аммиака.

2. Напишите суммарное уравнение образования глицина из цитрата, используемого в качестве единственного источника углерода.

3. Напишите суммарное уравнение биосинтеза пролина из α-кетоглутарата. В каком положении молекулы пролина должна обнаружиться метка, если помечен α-карбонильный атом углерода α-кетоглутарата?

4. Предложите последовательность известных ферментативных реакций, в результате которой происходит синтез аспартата, исходя только из глюкозы. Напишите суммарное уравнение для предложенной вами последовательности реакций и полные структурные формулы для всех участвующих соединений.

5. В каких положениях пролина окажутся меченные атомы аргинина α-углеродный (¹⁴С) атом и ε-азотный (¹⁵N) атом в процессе его катоболизма?

6. Предложите путь биосинтеза орнитина для пополнения его запаса в цикле мочевины. Какая еще анаплеротическая реакция необходима для нормального функционирования цикла мочевины?

2. Регуляция темновой стадии фотосинтеза – цикла кальвина.

3. Фосфофруктокиназа – ключевой регуляторный фермент гликолиза. Назовите главный аллостерический регулятор этого фермента. Как осуществляется контроль его содержания в печени?

4. Укажите ферменты, активность которых регулируется путем ковалентной модификации? В чем состоит эта модификация? Каким образом происходит демодификация?

5. Приведите примеры регуляции ферментативной активности по принципу обратной связи.

6. Каким образом происходит регуляция распада и синтеза гликогена?

7. Укажите, как регулируется синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

8. Что такое регуляция путем субстратной специфичности? Объясните на примере рибонуклеотид-редуктазы.

9. Почему ключевым ферментом гликолиза является фосфофруктокиназа, а, например, не гексокиназа – первый фермент в цепи?

10. Что такое «холостой» субстратный цикл?

2. а) 4.51·10^-5 М; б) 1.22·10^-5 М.

3. 1-N, NH₂, 7-N, O при C6.

4. GMP – 0.0306 mM, AMP – 0.0192 mM.

5. 5,88•10³ пар оснований.

6. рН 5,1.

7. 0,01; 0,1; 1; 10; 100.

8. а) 5.97; б) 9.74; в) 2.97; г) 7.58.

9. Ala (+; 0; -); Asp (+; -; 2-); Lys (2+; +; +); His (2+; +; -).

10. К аноду (А) - Glu; к катоду (К)- Lys, Arg; на старте (С)- Ala, Gly, Ser.

11. 7 гидрофобных и 12 гидрофильных остатков.

12. а) КККС; б) ККСА.

13. а) ККАА (2+; +; 1-; ; 2-); б) КСАА; в) КККС.

14. ATP – 154 ое/мл, CTP – 55.5 ое/мл, GTP –117 ое/мл, UTP – 82 ое/мл.

2. а) [T] + [C] = 0,45. б) [T] = 0,30; [C] = 0,25; [A] + [G] = 0,45.

3. Рисунок

a)

б)

5. 1 – б; 2 – в; 3 – а.

6. б.

7. 1 – б; 2 – а; 3 – в.

8. а.

9. 477 А^o (318 остатков на цепь; 1,5 А^o на остаток).

10. Рисунок

11. G – 5F-U, дефектный белок.

б) pGp, CAGp, UACUGp и UC;

в) pGp, CAp, Gp, UAp, CUGp и UC.

2. UAGCCUGAAUp.

3. pGCCAUCGAC или pGACCAUCGC.

4. pAUCAGCCGUCGG.

5. pCGAUGA, полный гидролиз фосфодиэстеразой змеиного яда и хроматографический анализ с использованием стандартов.

6. pAACCTAAGTCTG.

7. pCp, pCATTCp, pTTCp, pTTC, pTTCGTTC.

8. рGTGAp, pGTGAT.

9. pApCpUpGpCpCpGpApC.

10. pACCGUAU.

11. pGUCAAUGUCA.
1.3.2. Белки

1. 1) Мочевина (А); b-меркаптоэтанол и надмуравьиная кислота.

2) 6 н HCl и нингидрин.

3) 2,4-Динитрофторбензол (А) и дансилхлорид (Б).

4) Трипсин.

5) Химотрипсин.

6) CNBr.

7) Фенилизотиоцианат.

2. Продукт реакции цистеина с этиленимином (боковая цепь  CH₂SCH₂CH₂NH₂) структурно подобен лизину.

3. а) 2; б) 2; в) 8; г) 6.

4. a) Lys, Asp-Gly-Ala-Ala-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.

а) ДНФ-Lys, ДНФ-Asp; б) ДНФ-Ala, ДНФ-Glu, ДНФ-Phe; в) ДНФ-Tyr, ДНФ-Ala, ДНФ-Arg, ДНФ-Gly; г) ДНФ-Phe.

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

Val-Ala-Lys-Glu-Glu-Phe, Val-гомосеринлактон, Tyr; Cys-Glu-Trp-гомосеринлактон, Gly-Gly-Phe.

6. Val-Ala-Lys, Glu-Glu-Phe-Val-гомосеринлактон, Tyr-Cys-Glu-Trp-гомосеринлактон, Gly-Gly-Phe.

7. Анализ NH₂- и СООН-концевых аминокислот; гидролиз трипсином; гидролиз химотрипсином.

8. Val-Arg/Lys-Pro-Gly.

9. Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln/Pro-Val.

10. Ala-Val/Gln-Phe-Lys-Leu-Tyr-Met-Gly.

11. Tyr-Ala-His-Ser-Ile-Phe.

12. Ser-Lys/Arg-Pro-Leu.

13. Ser-Pro-Lys/Asp-Pro;

14. BrCN и трипсин, 11 фрагментов.

15. Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-GlyNH₂.

_________________

16. Glu-His-Tyr-Ser-Leu/Glu-Trp-Lys-Pro-GlyNH₂.

17. Glu-Gln-Asp-Arg.

18. Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-GlyNH₂.

_________________