Ситуационные задачи Белки, строение, функции (стр. 1 )

СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ

Белки, строение, функции

Напишите тетрапептид асп-фен-глн-гис. В какой области рН данный пептид будет находиться в изоэлектрическом состоянии?

Ответ: Данный пептид находится в изоэлектрическом состоянии при рН≤7.

Смесь аминокислот, содержащая валин, лейцин, аспарагиновую кислоту, лизин, гистидин, серин была подвергнута фракционированию методом электрофореза на бумаге при рН=6,2. Какие аминокислоты будут перемещаться к катоду, аноду или останутся на линии старта?

Ответ: На линии старта останутся – вал, лей, сер. К катоду будут передвигаться – лиз, гис. К аноду будут передвигаться – асп, глу.

Почему белок молока (казеин) сворачивается (т. е. выпадает в осадок), если молоко кислое?

Ответ: В результате потери двух факторов устойчивости белка в растворе – заряда (изоэлектрическая точка белков молока ниже рН=7,0) и гидратной оболочки.

В какой последовательности будут выходить из колонки при гель-фильтрации на сефадексе белки со следующими молекулярными массами?

1) иммуноглобулин А – 500 000; 2) фибриноген 330 000; 3) трансферрин – 75 000; 4) ретинол-связывающий белок – 24 000; 5) транскортин – 55 000?

Ответ: 1, 2, 3, 5, 4.

5.        Пепсин желудочного сока (рН 1,5) имеет изоэлектрическую точку около 1,0, что намного ниже, чем у других белков. Какие функциональные группы должны присутствовать в пепсине в относительно большом количестве, чтобы фермент мог иметь такую низкую изоэлектрическую точку? Какие аминокислоты имеют эти группы в своем составе?

Ответ: В пепсине присутствуют в большом количестве карбоксильные группы. В составе пепсина большое количество кислых аминокислот – аспарагиновой и глутаминовой.

6.        Большинство глобулярных белков при кратковременном нагревании до 650С денатурирует. Однако те глобулярные белки, в которых содержится много остатков цистеина, денатурируют только при более длительном нагревании до более высоких температур. Какова молекулярная основа этого?

Ответ: Остатки цистеина препятствуют полному развертыванию молекул белка.

7. Напишите тетрапептид мет-тир-лиз-глу. В какой области рН данный пептид будет находиться в изоэлектрическом состоянии?

Ответ: Данный пептид находится в изоэлектрическом состоянии при рН ≤ 7.

8. Напишите тетрапептид арг-ала-лиз-мет. В какой области рН данный пептид будет находиться в изоэлектрическом состоянии?

Ответ: Данный пептид находится в изоэлектрическом состоянии при рН > 7.

9.        Почему при добавлении к водному раствору белка нейтральных солей в высокой концентрации белок выпадает осадок?

Ответ: При добавлении высоких концентраций солей из молекул  белка удаляется гидратная оболочка, в результате чего растворимость белка уменьшается.

Ферменты

Измеряя скорость ферментативной реакции в зависимости от концентрации субстрата в отсутствии и в присутствии ингибиторов (А и В) были получены следующие данные:

Концентрации (М)	Скорость реакции (ммоль/л)
без ингибиторов	Ингибитор А	Ингибитор В
1?10–5	20	10	15
2?10–5	30	20	22
3?10–5	37	28	26
4?10–5	40	37	28
5?10–5	40	40	30
6?10–5	40	40	30

Определите тип ингибирования в каждом случае, объясните свое заключение. В каком случае добавление субстрата может снять ингибирующий эффект?

Ответ: Без ингибитора: Vmax – 40 ммоль/л, Km – 1?10–5 М. В присутствии ингибитора А: Vmax – 40 ммоль/л, Km – 2?10–5 М. В присутствии ингибитора В: Vmax – 30 ммоль/л, Km – 1?10–5 М. Вывод: ингибитор А – конкурентный, ингибитор В – неконкурентный. В случае ингибитора А добавление субстрата до концентрации 5?10-5 М может снять ингибирующий эффект.

Высокая токсичность метанола обусловлена действием продукта его метаболизма – формальдегида, который образуется при окислении метанола под действием алкогольдегидрогеназы. Один из методов лечения при отравлении метанолом состоит в том, что больному назначают этанол (внутрь, внутривенно). Объясните механизм лечебного действия этанола в данном случае. Имеет ли значение количество вводимого этанола и почему?

Ответ: Этанол конкурирует с метанолом за активный центр алкогольдегидрогеназы, препятствуя наработке формальдегида. Преимущественное связывание алкогольдегидрогеназы с этанолом будет лишь при концентрации, превышающей концентрацию этанола. Поэтому доза вводимого этанола должна быть достаточно высокой.

Как удалить кофермент от апофермента?

Ответ: Методом диализа или гельфильтрации.

Кислая фосфатаза из простаты ингибируется тартрат-ионами, а из других органов этот фермент не ингибируется тартрат-ионами. Как это можно использовать в диагностике рака простаты?

Ответ: Анализ активности фермента проводят в присутствии и в отсутствие тартрата. Разность между результатами измерений в этих двух пробах характеризует тартратчувствительную кислую фосфатазу простаты. При раке простаты активность тартратчувствительной кислой фосфатазы резко возрастает.

5.        Чтобы сохранить сладкий вкус свежесобранной кукурузы, очищенные початки помещают на несколько минут в кипящую воду, а затем охлаждают в холодной воде. Кукуруза, обработанная таким образом и хранящаяся в замороженном виде, сохраняет свой сладкий вкус. В чем биологическая основа этой обработки?

Ответ: Фермент, ответственный за превращение сахара в крахмал, инактивируется при нагревании.

В лаборатории два студента независимо друг от друга выделили фермент лактатдегидрогеназу (из сердца цыпленка), восстанавливающую пируват в лактат. Фермент был получен в виде концентрированного раствора. Затем оба студента измерили ферментативную активность полученных ими растворов и определена Vmах, Кm и удельная активность. При сравнении результатов оказалось, что значения Кm у них совпадали, а удельная активность у одного была равна 100, а у другого – 150. Чем отличались выделенные ферменты?

Ответ: Степенью очистки. У первого студента фермент был хуже очищен от белков, вследствие чего оказалась ниже удельная активность.

Энергетика

Известно, что окисление сукцината с помощью ФАД-зависимых дегидрогеназ характеризуется ΔG=-0,9 ккал, а окисление с помощью НАД-зависимых дегидрогеназ ΔG=+16,1 ккал. Что является более подходящим акцептором для электронов при дегидрировании сукцината, почему?

Ответ: ФАД, так как отрицательное значение ΔG свидетельствует об экзергонической реакции. Окисление сукцината НАД-зависимы-ми дегидрогеназами требовало бы дополнительной энергии.

Напишите суммарное уравнение реакции окисления изолимонной кислоты (изоцитрат) в суспензии митохондрий, содержащей избыток неорганического фосфата, АДФ при добавлении малоновой кислоты (малонат) и 2,4-динитрофенола. Объясните механизм действия малоната и 2,4-динитрофенола.

Ответ: Изоцитрат+Фн+АДФ→сукцинат+2СО2+АТФ. Малонат – конкурентный ингибитор сукцинатдегидрогеназы, поэтому будут протекать реакции от изоцитрата только до сукцината. 2,4-динитрофенол – протонофор, разобщитель дыхания и фосфорилирования, поэтому образуется лишь одна молекула АТФ методом субстратного фосфорилирования.

3.        Почему прием внутрь разобщителей тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования вызывает обильное потоотделение и повышение температуры тела. Объясните это явление на молекулярном уровне. Как изменяется отношение Р/О в присутствии разобщающих агентов?

Ответ: В присутствии разобщителей энергия электрохимического потенциала рассеивается в виде тепла. Коэффициент Р/О уменьшается.

4.        В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали малат. Как изменится коэффициент Р/О, если: а) в инкубационную смесь добавить ингибитор НАДН-дегидрогеназы; б) вместе с ингибитором добавить сукцинат?

Ответ: а) окислительное фосфорилирование не происходит, т. е. коэффициент Р/О равен 0; б) сукцинат окисляется в укороченной дыхательной цепи, поэтому коэффициент Р/О будет равен 2.

5. Многие организмы (ряд бактерий, дрожжи, паразитирующие черви) не нуждаются в кислороде. Какой из известных двух способов образования АТФ используется в этих организмах для аккумуляции энергии?

Ответ: субстратное фосфорилирование.        

Обмен углеводов

У больного ребенка с умственной отсталостью молоко вызывает понос и рвоту. В плазме крови обнаружена низкая концентрация глюкозы, но высокое содержание редуцирующих сахаров. В моче обнаруживается галактоза. Объясните почему в плазме крови наблюдается высокое содержание редуцирующих сахаров, а в моче обнаруживается галактоза?

Ответ: Недостаточность галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы приводит к накоплению в тканях и плазме крови галактозы. Увеличение уровня редуцирующих сахаров обусловлено накоплением галактозы в плазме крови. Избыток галактозы удаляется мочой.

Больной ребенок не переносит молока. Как только он его выпьет, начинается рвота и понос. При проведении теста на толерантность к лактозе (больной получает определенное количество лактозы, а затем через определенные промежутки времени определяют концентрацию глюкозы и галактозы в сыворотке крови; в норме – через час уровень их возрастает, а затем снижается) установлено, что у больного концентрация галактозы и глюкозы в крови не увеличивалась, а оставалась постоянной. Почему у больного не происходит изменений в содержании сахаров в крови?

Ответ: Недостаточность лактазы кишечного сока. Исключить лактозу (молоко) из диеты.

3.        Возможен ли синтез глюкозы из пирувата, если цикл трикарбоновых кислот и окислительное фосфорилирование полностью ингибированы?