Малый практикум по биохимии (стр. 6 )

3. Хромопротеиды

Хромопротеиды – это сложные белки, простетическая группа которых представлена окрашенными органическими соединениями, например: гем, витамин В2 (рибофлавин) в флавопротеидах, производные каротинов и др. К хромопротеидам относятся гемопротеиды – гемоглобин, миоглобин, цитохромы и ферменты (каталаза и пероксидаза). Они состоят из белковой части и гемма, представляющего собой тетропиррольное соединение, связанное с атомом железа (II). Гемопротеиды играют важную роль в окислительно-восстановительных реакциях и в дыхательной цепи.

Работа 1

Качественное определение геминовой группировки гемоглобина

Реакция обусловлена способностью гемоглобина катализировать окисление бензидина перекисного водорода. Бензидин при этом окисляется в парахинондиимин и жидкость приобретает синюю окраску, а с течением времени – красную. Аналогично протекает реакция и с гваяковой кислотой. Эти реакции очень чувствительны и служат для обнаружения минимальных количеств крови в биологических жидкостях. Данные реакции имеют широкое применение в судебной медицине.

Ход работы.

Бензидиновая проба на геминовую группу гемоглобина.

В пробирку наливают 1 мл цельной крови, разведенной в 5000 раз, кипятят несколько минут на водяной бане, охлаждают и добавляют по 5 капель раствора бензидина и пероксида водорода. Отмечают появление окрашивания.

Гваяковая проба на геминовую группу гемоглобина.

В пробирку вносят несколько капель цельной крови, разведенной в 5000 раз, кипятят в течение 1 минуты на водяной бане. После охлаждения приливают к пробе 5 капель спиртового раствора гваяковой смоляной кислоты и 3 капли раствора пероксида водорода. Отмечают развитие окрашивания.

Работа 2

Получение кристаллов гемина из гемоглобина

Ход работы. Каплю свежей крови, взятой из пальца, поместить на предметное стекло и дать ей высохнуть на воздухе. К подсушенной крови прибавить 2 – 3 капли ледяной уксусной кислоты и стеклянной палочкой тщательно перемешать сухую кровь с уксусной кислотой. Смесь накрыть покровным стеклом и осторожно нагреть до появления пузырьков, т. е. до начала кипения. Предметное стекло следует держать высоко над пламенем горелки, чтобы избежать быстрого выкипания жидкости. После охлаждения препарат рассмотреть под микроскопом. Кристаллы гемина, образовавшиеся при разрушении гемоглобина, имеют вид мельчайших ромбоидальных пластинок, окрашенных в бурый цвет, иногда сложенных в виде звездочек, чаще разбросанных в виде палочек. Если обнаружить кристаллы не удается, то следует приподнять покровное стекло, прибавить 2 – 3 капли уксусной кислоты, продолжить нагревание и по охлаждении исследовать под микроскопом. Форму кристаллов зарисовать.

4. Фосфопротеиды

Фосфопротеиды – это сложные белки, содержащие в качестве небелковой части остатки фосфорной кислоты (0,5 – 0,9%). Фосфорная кислота в фосфопротеидах связана с оксигруппой остатков серина и треонина, входящих в состав белка сложноэфирной связью.

Наиболее часто остатки фосфорной кислоты в фосфопротеидах соединены с гидроксилом того серина, который находится в пептидной цепи рядом с глутаминовой кислотой.

К фосфопротеидам относятся казеиногены молока, вителлин яичного желтка, ихтулин икры рыб и некоторые ферменты (фосфорилаза, фосфоглюкомутаза, пепсин). Биологическая роль фосфопротеидов состоит в том, что они служат одним из питательных материалов для развития эмбрионов и для растущих организмов. Так, казеиноген (казеин) молока содержит все незаменимые аминокислоты и фосфорную кислоту. Вместе с казеиногеном в организм ребенка поступает фосфорная кислота, необходимая для развития скелета и процессов обмена веществ. Казеиноген молока представлен в виде растворимой кальциевой соли, содержащей два важных минеральных вещества – фосфор и кальций. Чем больше в молоке казеиногена, тем больше в нем кальция и фосфора, которые находятся в физиологически оптимальных состояниях, благодаря чему они хорошо усваиваются организмом.

Казеиноген обладает свойствами кислоты и в молоке находится в виде анионов (кальцинат казеиногена). Изоэлектрическая точка казеиногена находится при рН 4,7. Этим объясняется, что при подкислении молока до рН 4,7 молоко свертывается в результате выпадения в осадок казеиногена. При ферментативном свертывании молока (действие пепсина) казеиноген подвергается химическим изменениям с образованием из него казеина.

Гидролиз казеина

Ход работы. В пробирку отвешивают 0,1 г сухого порошка казеина. Добавляют 5 мл 10%-го раствора гидроксида натрия и ставят на кипящую водяную баню на 30 минут.

После охлаждения отбирают в пробирку 10 капель гидролизата и проводят реакцию с биуретовым реактивом (см. работу 1). Отмечают появление характерного окрашивания.

В другую пробирку вносят 20 капель гидролизата и нейтрализуют его, прибавляя по каплям азотную кислоту до слабокислой реакции (по лакмусовой бумажке, кусочек которой заранее помещают в пробирку). Затем добавляют 10 капель раствора молибдата аммония, перемешивают и наливают 10 капель 1%-го раствора аскорбиновой кислоты. Вновь перемешивают и оставляют пробы до развития специфического окрашивания.

Контрольные вопросы

По какому принципу классифицируются сложные белки? Охарактеризуйте основные классы сложных белков.

Задание на дом

1.  Структура нуклеозидов и нуклеотидов.

2.  Первичная структура нуклеиновых кислот.

3.  Биологические функции нуклеотидов.

4.  Подготовиться к семинару «Структура и функции нуклеиновых кислот».

СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Занятие 8

Теоретическая часть

1. Контрольная работа по строению нуклеотидов, их функциям и первичной структуре нуклеиновых кислот.

А. Напишите формулы следующих соединений:

а) урацил, тимидин, аденозин-3'-монофосфат, 5'-дГТФ;

б) гуанин, цитидин, уридин-5'-дифосфат, 3'-дТМФ;

в) аденин, уридин, гуанозин-3'-трифосфат, 5'-дТДФ;

г) тимин, аденозин, цитидин-5'-монофосфат, 3'-дГТФ.

Б. Напишите формулы биологически активных нуклеотидов и схему гормональной регуляции:

а) НАД+, АТФ;

б) ФАД, АТФ.

В. Соедините в тринуклеотид:

а) ЦМФ, ГМФ и УМФ;

б) дАМФ, дТМФ и дГМФ.

2. Семинарское занятие по теме «Структура и функции нуклеиновых кислот».

3. Решение задач по структуре нуклеиновых кислот.

Задача 1.

Напишите нуклеотидную последовательность второй цепи ДНК, если первая имеет последовательность (5´) ATGCCGTATGCATTC (3´), в стандартной записи (в направлении 5´ → 3´).

Задача 2.

Одна из цепей двухспиральной ДНК имеет следующий нуклеотидный состав (относительное молярное содержание): [A] = 0,30, [G] = 0,24.

а) Что можно сказать о содержании [Т] и [С] в той же цепи?

б) Что можно сказать о содержании [А], [G], [T], [C] в комплементарной цепи?

Задача 3. Видовые различия ДНК.

Если пробирки, содержащие препараты ДНК, выделенные из E.coli и из морского ежа, будут случайно перепутаны, то как можно определить, где какой препарат?

4. Итоговое тестирование по теме «Строение и функции нуклеиновых кислот»:

I. Выберите один правильный ответ:

1. Стабилизация вторичной структуры ДНК происходит за счет:

а) водородных связей

б) ионных связей

в) фосфодиэфирных связей

г) стэкинг-взаимодействий

д) ковалентных связей

2. Мономерами нуклеиновых кислот являются:

а) нуклеозидмонофосфаты

б) азотистые основания

в) нуклеозидтрифосфаты

г) нуклеозиддифосфаты

3. Первичная структура нуклеиновых кислот обусловлена:

а) водородными связями

б) пептидными связями

в) фосфодиэфирными связями

г) дисульфидными связями

д) гидрофобными взаимодействиями

4. Вторичная структура ДНК представляет:

а) двойную α-спираль

б) одноцепочечную α-спираль

в) кольцо

г) суперкольцо

д) двойную правозакрученную вокруг общей оси спираль, состоящую из полинуклеотидных цепей

е) одноцепочечную β-спираль

5. Аденозинтрифосфат - это:

а) азотистое основание

б) нуклеозид

в) нуклеотид

г) динуклеотид

6. В молекулах нуклеиновых кислот остатки нуклеотидов соединены связями:

а) фосфоангидридными

б) 2', 3'-фосфодиэфирными

в) 3', 5'-фосфодиэфирными

г) 2', 5'- фосфодиэфирными

д) N-гликозидными

7. Модель вторичной структуры ДНК предложена:

а) Р. Митчелом и

б) Дж. Уотсоном и Ф. Криком

в) Ф. Жакобом и Ж. Мано

8. Согласно правилу комплементарности Чаргаффа водородные связи в молекуле ДНК замыкаются между:

а) аденином и гуанином

б) аденином и тимином

в) урацилом и аденином

г) цитозином и тимином

д) цитозином и аденином

9. При формировании структур нуклеиновых кислот водородные связи не возникают между:

а) аденином и тимином

б) аденином и урацилом

в) гуанином и цитозином

г) гуанином и аденином

10. В молекуле ДНК число остатков аденина всегда равно числу остатков:

а) гуанина

б) тимина

в) урацила

г) цитозина

д) ксантина

11. В молекуле ДНК число остатков гуанина всегда равно числу остатков:

а) дигидроурацила

б) тимина

в) урацила

г) цитозина

д) пиримидина

12. На один виток двойной спирали ДНК приходится число пар нуклеотидов:

а) 5

6) 10

в) 15

г) 20

Д) 100

13. Полинуклеотидные цепи в двухспиральной молекуле ДНК удерживаются:

а) координационными связями

6) ионными связями

в) водородными связями

г) гидрофобными взаимодействиями

д) стэкинг-взаимодействиями

14. В формировании третичной структуры ДНК у эукариот участвуют белки:

а) протамины

б) гистоны

в) глютелины

г) альбумины

д) глобулины

15. Вторичная структура тРНК имеет форму:

а) линейную

б) "локтевого сгиба"

в) "клеверного листа"

16. Третичная структура молекул РНК представляет собой:

а) пространственно расположенную суперскрученную двойную спираль

б) пространственно расположенную полинуклеотидную цепь с аморфными и спирализованными участками

в) пространственно расположенное суперскрученное кольцо

17. Специфичность различных тРНК определяется:

а) акцепторным участком

б) псевдоуридиловой петлей

в) дигидроуридиловой петлей

г) антикодоновой петлей

II. Выберите правильные ответы:

1. Нуклеозидами являются:

а) уридин

б) цитидин

в) дезоксицитидин

г) аденозин

д) дезоксиаденозин

е) тимидин

2. В состав аденозина входят компоненты:

а) аденин

б) рибоза

в) дезоксирибоза

г) фосфорная кислота

д) гипоксантин

е) ксилоза

3. Компонентами мононуклеотидов являются:

а) углевод

б) гетероциклическое азотистое основание

в) фосфорная кислота

г) серная кислота

д) эфир

е) амин

4. В состав рибонуклеотидов могут входить следующие азотистые основания:

а) аденин

б) гуанин

в) урацил

г) тимин

д) цитозин

5. В состав дезоксирибонуклеотидов могут входить следующие азотистые основания:

а) аденин

б) гуанин

в) урацил

г) тимин

д) цитозин

е) гипоксантин

III. Выберите один неправильный ответ:

1. Молекулы ДНК:

а) построены из дезоксирибонуклеотидов

б) состоят из двух антипараллельных цепей

в) содержат одинаковое количество адениловых и тимидиловых нуклеотидов

г) содержат равное число пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов

д) всех хромосом идентичны

2. В молекуле ДНК:

а) количество нуклеотидов А и Т одинаково

б) количество нуклеотидов Г и Ц одинаково

в) одна полинуклеотидная цепь комплементарна другой

г) нуклеотидная последовательность одной цепи идентична нуклеотидной последовательности другой цепи

д) полинуклеотидные цепи антипараллельны

3. Молекулы РНК:

а) построены из рибонуклеозидмонофосфатных остатков

б) состоят из одной полинуклеотидной цепи

в) имеют разное строение 5'- и 3'-концов

г) содержат спирализованные участки

д) синтезируются в ходе репликации

4. Молекула мРНК:

а) построена из нуклеозидмонофосфатов

б) имеет полиА-последовательность на 3'-конце

в) содержит равное количество уридиловых и адениловых нуклеотидов

г) на 5'-конце имеет «кэп»

д) образует спирализованные участки

5. Виды РНК различаются:

а) первичной структурой

б) молекулярной массой

в) способом соединения нуклеотидов в полинуклеотидной цепи

г) строением 5'- и 3'-концов цепей

д) вторичной структурой

IV. Установите соответствие:

а) А. Дезоксиаденозинмонофосфат

Б. Дезокситимидинмонофосфат

В. Оба

Г. Ни один

1. Имеет в своем составе рибозу

2. Содержит пуриновое основание

3. Содержит пиримидиновое основание

4. На 5'-конце пентозы имеет остаток фосфорной кислоты

б) А. 5'-У-А

Б. 5'-дГ-дТ

В. Оба динуклеотида

Г. Ни один из динуклеотидов

1. Фрагмент цепи ДНК

2. Содержит пуриновый и пиримидиновый нуклеотиды

3. Фрагмент цепи РНК

4. Содержит остатки только пуриновых нуклеотидов

в) А. мРНК

Б. рРНК

В. мяРНК

Г. ДНК

Д. тРНК

1. Структурные компоненты рибосом

2. Матрица для синтеза белка

3. Матрица для синтеза мРНК

г) А. На 5'-конце имеет «кэп»

Б. Образуют с белками рибонуклеопротеиновые комплексы с разным значением S

В. На 3'-конце имеет последовательность - ЦЦА

Г. Имеет полиА-последовательность на 3'-конце

1. тРНК

2. мРНК

3. рРНК

V. Выполните «цепное» задание:

а) в формировании третичной структуры ДНК принимают участие:

А. ТАТА-фактор

Б. Гистоны

В. SSВ-белки

б) эти белки имеют суммарный заряд:

А. Положительный

Б. Отрицательный

В. Нейтральный

в) заряд обусловлен присутствием в белке большого количества:

А. Глу, Асп

Б. Лиз, Арг

В. Лей, Фен

г) эти белки входят в состав:

А. Рибосом

Б. Нуклеосом

В. Репликативного комплекса

д) образование этих структур способствует:

А. Репликации

Б. Компактизации ДНК

В. Повышению отрицательного заряда ДНК

Г. Транскрипции

Задание на дом

1.  Углеводы. Классификация и отдельные представители.

2.  Знать формулы следующих моно-, ди - и полисахаридов: рибоза, дезоксирибоза, рибулеза, манноза, галактоза, глюкоза, фруктоза, мальтоза, целлобиоза, лактоза, сахароза, крахмал, целлюлоза, хитин.

3.  Структура ферментов. Активный центр. Аллостерический центр.

4.  Общие свойства ферментов:

а) лабильность действия (термолабильность, влияние рН на активность ферментов);

б) специфичность действия. Виды специфичности: абсолютная, групповая, относительная, стереохимическая; гипотезы, объясняющие специфичность действия ферментов;

в) влияние ингибиторов и активаторов.