.
.
Пептиды впервые были выделены из гидролизатов белков, полученных с помощью ферментирования.
В 1953 В. Дю Виньо синтезировал окситоцин, первый полипептидный гормон. В 1963 г., на основе концепции твердофазного пептидного синтеза (P. Меррифилд) были созданы автоматические синтезаторы пептидов. Использование методов синтеза полипептидов позволило получить синтетический инсулин и др. ферменты.
Образование пептидной связи
Пример пептидной молекулы — гормон окситоцин.
Пептиды (греч. πεπτος — питательный) — семейство веществ, молекулы которых построены из остатков α-аминокислот, соединённых в цепь пептидными (амидными) связями —C(O)NH—.
Это природные или синтетические соединения, содержащие десятки, сотни или тысячи мономерных звеньев — аминокислот. Полипептиды состоят из сотен аминокислот, в противоположность олигопептидам, состоящим из небольшого числа аминокислот (не более 10-50), и простым пептидам (до 10).
На картине а. а. пластова «первый снег» изображён один из первых дней наступившей зимы. она ещё только начинает вступать в свои права. наконец- то прекратились долгие затяжные дожди, нет грязи и слякоти, грустного настроения, которое они вызывают. падает первый снег. земля преображается. первый снег для детей — это необыкновенное счастье, восторг, радость и удовольствие. снег — это долгожданные после дождливой осени зимние забавы: игра в снежки, лепка снеговика, катание с горки на санках или лыжах, по льду на коньках. да и просто можно упасть в снег и растянуться в нем как на мягкой перине, пока мама не побранит и не велит быстро встать чтобы не простудиться. а. а. пластов написал картину первый снег в 1946 году. перед нами — дети войны, на долю которых выпало много тяжелых испытаний. но к счастью, они не перестали радоваться и смеяться. первый снег приводит детей в восторг, они рады наступающей зиме и грядущим зимним забавам. художник запечатлел в своей картине момент детского восхищения, счастья и радости от первого снега. девочка и мальчик, увидев снег в окошко, быстро выбежали на улицу полюбоваться происходящим. они остановились на крыльце бревенчатого дома и застыли от восторга, глядя на первый снег. девочка так торопилась на улицу, что забыла одеть пальто. она накинула на голову большой светлый платок, надела валенки не по размеру и быстро выбежала на улицу. девочка стоит в одном белом платье или ночной рубашке, но ей не холодно — она увлечена белоснежными снежинками, с серого небосклона. её лицо поднято вверх, озорные радостные глаза смотрят на белый пух, кружащий повсюду. девочка улыбается. рядом с ней стоит мальчик, вероятно, младший братишка. он одет в чёрное пальто, на голове — тёмная шапка- ушанка, на ногах — валенки с калошами. руки мальчик спрятал в карманы. он следит за происходящим с серьёзным выражением лица и спокойно наблюдает за снежинками. белый снег укрыл всё вокруг: крыльцо, на которое выбежали деревенские дети, землю, крыши домов, ветви деревьев и кустарников. но сильного мороза не чувствуется. около палисадника в небольшой луже снег подтаивает, и чёрное пятно хорошо виднеется на белоснежном зимнем ковре. слева от детей у дома расположен палисадник, в котором растёт берёза и небольшой кустарник. ствол красавицы вырос выше крыши дома, ветви с остатками коричневых листьев и серёжек качаются под порывами зимнего ветра. на ветках,
Разобщение может быть также результатом различного воздействия фермента АТФ-азы митохондрий на субстрат (АТФ) в связи с изменением физиологической функции ткани, к которой принадлежит клетка, что зависит от изменения структуры и проницаемости митохондриальных мембран.
Задача 22. При лечении хронической подагры используется аллопуринол. Объясните биологические основы такого лечения. Иногда у пациентов, принимающих аллопуринол, образуются ксантиновые камни в почках, хотя частота случаев повреждения почек значительно ниже, чем у тех, кто не лечится. Объясните это наблюдение на основе растворимости этих веществ: мочевая кислота 0,15 г/л, ксантин 0,05 г/л и гипоксантин 1,4 г/л. Напишите уравнения реакций описываемых превращений.
Лечение подагры аллопуринолом приводит к двум биохимическим последствиям. Во-первых, подавляется превращение гипоксантина в мочевую кислоту, в результате чего накапливается гипоксантин, который выводится легче (он более растворим), чем мочевая кислота. Это облегчает решение клинических проблем, связанных с расщеплением AMP. Во-вторых, ингибируется также превращение гуанина в мочевую кислоту. При этом накапливается ксантин, который, к сожалению, растворяется еще хуже, чем мочевая кислота. Это служит причиной образования ксантиновых камней. Поскольку основной путь образования ксантина из гипоксантина подавлен аллопуринолом, уровень распада GMP ниже уровня распада AMP, и вероятность возникновения ксантиновых камней при лечении подагры аллопуринолом меньше, чем при отсутствии лечения.
Задача 23. Гормоны щитовидной железы тесно связаны с регуляцией общей скорости метаболизма. При избытке тироксина в ткани печени животных происходит увеличение скорости потребления кислорода и увеличение отдачи тепла (термогенез), однако концентрация АТФ в тканях остается нормальной. Объясните наблюдаемые результаты. Изобразите структурные формулы тироксина и трийодтиронина. Охарактеризуйте их влияние на метаболизм.
Избыток тиреоидного гормона вызывает разобщение окислительного фосфорилирования в митохондриях. Биологическое действие гормонов щитовидной железы распространяется на множество физиологических функций организма. В частности, гормоны регулируют скорость основного обмена, рост и дифференцировку тканей, обмен белков, углеводов и липидов, водно-электролитный обмен, деятельность ЦНС, пищеварительного тракта, гемопоэз, функцию сердечнососудистой системы, потребность в витаминах, сопротивляемость организма инфекциям и др.
Задача 24. Тучный мужчина весит 118 кг при росте 173 см. Каков его индекс массы тела? На сколько килограммов ему следует похудеть, чтобы его индекс массы тела пришел в норму (25 и ниже)? Объясните, чем характеризуется метаболический синдром. Каковы при этом изменения обмена веществ? Какова коррекция и лечение метаболического синдрома?
ИМТ=118/1,73^2=39,43(ожирение 2 ст.). Нужно похудеть на 44 и более кг. Метаболический синдром (МС) — состояние, характеризующееся увеличением массы висцерального жира, снижением чувствительности периферических тканей к инсулину и гиперинсулинемией. В результате развиваются нарушения углеводного, липидного и пуринового обмена, а также АГ. В основе профилактики МС лежит здоровый образ жизни (включающий рациональное питание и физическую активность), направленный на поддержание массы тела в нормальном диапазоне. Не меньшее значение придают отказу от вредных привычек (курение, алкоголь) и своевременному адекватному лечению АГ.
Задача 25. Сколько молекул АТФ образуется при окислении 14 молекул глицерина до углекислого газа и воды? Как происходит активация глицерина? Изобразите схему окисления глицерина до углекислого газа и воды.
294-308 молекул АТФ, т.к для 10 мол глицерина исп-ся 210-220 АТФ (в зависимости от использования НАД- или ФАД-зависимой дегидрогеназы 3-фосфоглицерола
Задача 26. Сколько молекул ацетил-КоА надо окислить до углекислого газа и воды, чтобы покрыть энергетические затраты на синтез 3 молекул пальмитиновой кислоты? Напишите суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислоты и определите энергетические затраты на синтез стеариновой кислоты. Напишите схему окисления ацетил-КоА до углекислого газа и воды. Каков энергетический выход полного окисления ацетил-КоА?
2 молекулы, так как на синтез 3 молекул стеариновой кислоты требуется 24 АТФ, а при окислении 1 ацетил-коА образуется 12 АТФЗадача 27. Трипептид, выделенный из токсина змей, состоит из трех незаменимых аминокислот – серусодержащей, гетероциклической и гидроксилсодержащей. Напишите этот трипептид и определите его изоэлектрическую точку. Опишите, какие аминокислоты называются незаменимыми, что такое изоэлектрическая точка?
Трипептид состоит из метионина, триптофана и треонина.
ИЭТ находится в слабокислой среде, так как мет и три имеют неполярные радикалы, тре – полярный незаряженный. Задача 28. Олигопептид, выделенный из мозга животного, имеет последовательность глу-гис-три-сер-тир-гли-лей-арг-про-гли. Определите суммарный заряд молекулы при рН 3,0; 5,5; 11,0. В какой области рН лежит изоэлектрическая точка пептида? Объясните, что такое олигопептиды.
При рН 3,0 суммарный заряд данного олигопептида (+); при рН 5,0 – (0); при рН 11,0 – (-);
ИЭТ пептида лежит в области рН = 5,0. Задача 29. Изоэлектрическая точка миозина мышц равна 5. При каких значениях pH: 2, 5 или 7 электрофоретическая подвижность будет наибольшей? С чем это связано?
При рН = 2 и при рН = 4 происходит ионизация групп — NH2, причем при рН = 2 ионизация происходит в большей степени. При рН= 5 ионизация макромолекул отсутствует, электрофоретическая подвижность не наблюдается. При рН = 7 происходит ионизация групп — СООН. Наибольшая электрофоретическая подвижность миозина наблюдается при рН = 2, так как ДрН между значением ИЭТ и рН буферного раствора максимальна, число ионизированных групп максимально, частица белка имеет наибольший положительный заряд.
Задача 30. На чем основано действие аспирина как жаропонижающего средства, лекарства, снимающего слабые боли и уменьшающего воспалительные процессы? Напишите схему процесса, на который влияет аспирин. Укажите фермент, ингибитором которого является аспирин. В чем заключается причина изменения конформации молекул фермента при действии на нее аспирина, обратима ли инактивация фермента.
а) Аспирин является необратимым ингибитором синтеза эйкозаноидов.
При развитии воспалительных процессов увеличивается синтез большинства эйкозаноидов.
Эйкозаноиды – гормоны местного действия, вызывающие эффект по паракринному или аутокринному механизму через специфические рецепторы. Эйкозаноиды образуются во всех органах и тканях, а не в эндокринных железах
б) Аспирин является ингибитором циклооксигеназы.в
в) Ацетильный остаток переносится с молекулы аспирина на ОН-группу фермента и необратимо ингибирует его.
Задача 31. При длительном приеме антибиотиков и сульфаниламидов происходит угнетение микрофлоры кишечника, участвующей в синтезе пиридоксина. Скорость каких реакций в клетках уменьшится и почему? Напишите несколько реакций, для протекания которых необходим пиридоксин. Какое значение имеют эти реакции для организма человека?
а)Пиридаксин (витаминB6) является витамином0предшественником ПФ (пиридоксальфосфата).
ПФ участвует в трансаминировании и декарбоксилировании аминокислот. Также ПФ входит в состав гликогенфосфорилазы.
Трансаминированию подвергаются все аминокислоты кроме Лиз, Тре, Про.
Декарбоксилирование в синтезе биогенных аминов (нейромедиаторов)
б)Значение реакций трансаминирования:
1. Первая реакция на пути катаболизма большинства аминокислот
2. Последняя реакция на пути синтеза заменимых аминокислот
3. Таким образом происходит перераспределение азота между аминокислотами.
Значение реакций декарбоксилирования:
Причиной паркинсонизма является недостаточность дофамина в чёрной субстанции мозга. Это может быть вызвано снижением активности тирозингидроксилазы и ДОФА-декарбоксилазы.
Задача 32. У больного с повышенной концентрацией фенилаланина (Фен) в крови установлена нормальная структура фермента фенилаланингидроксилазы. Дальнейшее обследование позволило выявить мутацию по типу замены нуклеотида в гене фермента дигидробиоптеринредуктазы. Объясните, почему мутация по типу замены нуклеотида в гене этого фермента может стать причиной фенилкетонурии. Напишите реакцию метаболизма Фен, которая идет при участии дигидробиоптеринредуктазы. Укажите, метаболизм каких аминокислот, помимо Фен, будет нарушен при данной патологии.
Фенилкетонурия – наследственное заболевание, связанное с нарушением фермента фенилаланилгидроксилазы(классическая фенилкетонурия) или с нарушением переходаH4БП ↔H2БП(вариантная фенилкетонурия)
Регенерация H2БП происходит при участии дигидробиоптеринредуктазы с использованиемNADPH + H+
Задача 33. В ходе проверки семьи на носительство гена HbS методом ПЦР студент, проведя электрофорез, получил результаты, представленные на рисунке
Какие выводы должен сделать студент на основе результатов анализа? Объясните, на чем основан метод и чем различаются условия проведения и состав ферментов при синтезе ДНК в ходе ПЦР и в клетках организма. Укажите, какие дополнительные области использования этого метода вам известны.
ПЦР – полимеразная цепная реакцияПолученный материал подвергается фракциванию методом электрофорез в агазорном или полиакриламидном геле. В медицинской диагностике:1. Идентифицировать вирусную и бактериальную ДНК в составе ДНК человека2. Проводить пренатальную диагностику наследственных заболеваний3. Выявить гетерозиготных носителей дефектных генов4. Определить точную локализацию генов в ДНК человека5. Идентифицировать дефектные гены, нарушающие регуляцию пролиферации клеток и вызывающие развитие опухолевых заболеваний6. Проводить анализ препаратов, содержащих сильно деградированную ДНКОдин цикл ЦПР включает:Мать и отец являются носителями гена, отвечающего за развитие серповидно-клеточной анемии. Они гетерозиготны. Ребёнок здоров. Дополнительные области использования:1. Использовать микроорганизмы в качестве продуктов веществ, необходимых для человека2. Создавать новые полезные для человека виды растений и животных3. Лечить наследственные болезни путём введения в клетки утраченных генов или замены дефектных генов.
Министерства здравоохранения России
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
СБОРНИК СИТУАЦИОННЫХ ЗАДАЧПО БИОХИМИИУчебное пособие для студентов II курсалечебного, педиатрического и фармацевтического факультетов
.- кандидат медицинских наук, доцент кафедры биологиче-ской химии ГБОУ ВПО «Оренбургский государственный медицинский универ-ситет»;Е. Н. Лебедева – кандидат биологических наук, доцент кафедры биологи-ческой химии ГБОУ ВПО «Оренбургский государственный медицинский уни-верситет»;Голинская Л. В. — кандидат биологических наук, доцент кафедры биоло-гической химии ГБОУ ВПО «Оренбургский государственный медицинский университет»;Под общей редакцией профессора Никонорова А. А.
Материалы данного учебного пособия могут быть использованы для обучения, самоконтроля и осуществления разных видов контроля знаний в учебном процессе: входного, текущего, итогового и отсроченного. Рецензенты: – доцент кафедры химии и методики преподавания химии ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет», к.п.н. Соловых Г. Н. – зав.кафедрой биологии ГБОУ ВПО ОрГМУ, профессор,д.б.н., Заслуженный работник Высшей школы РФ.
Оренбург, 2016. — 155 с.
СодержаниеМодуль 1. Статическая биохимияРаздел 1«Белки. Химический состав, строение, свойства простых белков»
З. В приемный покой больницы доставлен мужчина, который по ошибке выпил раствор сульфата меди. Врач предложил ему принять несколько яичных белков. Объясните это назначение.
4,7, а глобулинов рН 6,7.
Напишите ионное состояние трипептида при рН 7,0.
метионин, валин, аланин, лизин, лейцин. Определите, какая из указанных аминокислот с наибольшей вероятностью будет располагаться на поверхности молекулы белка.
растительных и бактериальных клеток является глутатион. Функции глутатиона (глу-цис-гли) разнообразны: участвует в транспорте аминокислот, инактивации инсулина, является источником ά-аминоазота в головном мозге, предохраняет ряд белков со свободными тиольными группами от окисления. Объясните участие глутатиона в окислительно-восстановительных процессах, учитывая его строение.
17. Белок, синтезируемый in vivo, принимает биологически активную
α2-глобулины — 7,3%, β-глобулины — 14,8%, γ-глобулины — 16,8%. Выделите изменения, обнаруженные в белковом спектре крови больного и рассчитайте величину белкового коэффициента, содержание альбуминов и глобулинов в г/л, если общее содержание белка в крови у данного больного составляло 62 г/л.
глу-глу-ала-лей. Укажите направление движения этого пептида вэлектрическом поле при рН —3,0 и 10,5. p I = 4.5-5.5.
судороги, галлюцинации, признаки снижения гладкомышечного тонуса бронхов, органов брюшной полости и др.)? При ответе на вопрос укажите:а) какое химическое вещество, присутствующее в белене, вызывает данные симптомы отравления?б) с какими молекулами взаимодействует данное вещество в организме?в) почему возможно такое взаимодействие?г) как называются такие вещества?22. Почему кислое молоко в отличие от свежего при кипячении «сворачивается» (то есть белок казеин выпадает в осадок)?
арг-лиз-глу-цис ?В каком направлении будет двигаться данный пептид приразделении пептидов методом электрофореза в буферном растворе с нейтральным значением рН? Как изменится заряд и направление движения пептида в электрическом поле, если в составе пептида аргинин заменить на лейцин?26. В двух пробирках находятся растворы трипептида (цистенилглицилаланина) и глюкозы соответственно. В какой пробирке находится трипептид? Какой качественной реакцией можно его обнаружить?
28. Будут ли давать положительную реакцию с ионом свинца (II) пептиды:окситоцин и вазопрессин?29. Какие дипептиды можно получить из метионина и гистидина? Напишите реакции образования этих дипептидов, назовите их.30. При высаливании белки не теряют своих нативных свойств, а при денатурации теряют. Почему это происходит?31. В двух пробирках находятся водные растворы дипептида и яичного белка соответственно. Как определить, в какой из них находится раствор яичного белка?32. В состав плазмы крови входят глобулины, которые делятся на фракции
SH-группы цистеина со свинцом в щелочной среде образуется черный или бурый осадок сульфида свинца. Метионин не дает положительной реакции Фоля, так как сера в нем прочно связана. Так как реакция Фоля положительная, следовательно, в биологической жидкости присутствует цистеин.
аминогруппами не только свободных аминокислот, но и белков и пептидов. Продукты этой реакции окрашиваются в синий или сине-фиолетовый цвет.
что препятствует поступлению меди в организм и проявлению ее токсического действия.
(нет фиолетового окрашивания).
глу), в радикале которых имеются свободные карбоксильные группы, обеспечивающие избыточный отрицательный заряд.
перемещается к катоду.
14. . Нингидрин является специфичным реагентом для α -аминокислот, тогда как пролин и оксипролин являются иминокислотами. В результате взаимодействия α-аминокислот с нингидрином образуется шиффово основание,
При окислении глутатиона происходит межмолекулярное взаимодействие трипептидных фрагментов за счет дисульфидной связи, причем этот процесс обратим.
В частности, тирозин при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой подвергается процессу нитрования, образующийся динитротирозин — соединение желтого цвета.
фолдинг регулируется особыми белками шаперонами, называемыми также белками теплового шока. Эти белки контролируют формирование стабильной и биологически активной конформации, предотвращая образование из полипептидной цепи неспецифических клубков и агрегатов, а также участвуют
pH – 10.5, следовательно pH больше pI, более активно происходит диссоциация карбоксильных групп, кол-во (COO-) больше (NH3+), следовательно заряд -, в электрическом поле пептид двигается к « + ».
благодаря чему они отталкиваются друг от друга и не выпадают в осадок. В кислой среде молока заряд нейтрализуется из-за преобладания в растворе протонов, молекулы казеина приобретают возможность слипаться и выпадать в осадок.
появляется сине-фиолетовое окрашивание, в другой пробирке — нет, так как биуретовая реакция положительна, если вещество содержит минимум две пептидные связи.
Глутатион (γ-глутамилцистенилглицин) в своем составе содержит тиольную группу. Она восстанавливает многие соединения, в том числе и дисульфидную группу ферментов.
третичной и вторичной структур до первичной. Белок выпадает в осадок. Свойства белка теряются под действием денатурирующих факторов.
другие — к катоду, а третьи остаются на старте.33. При pH=2 происходит ионизация групп — NH2. При pH=7 происходит ионизация групп — COOH. Наибольшая электрофоретическая подвижность
Олигопептиды и Полипептиды
Грань между олигопептидами и полипептидами (тот размер, при котором белковая молекула перестаёт считаться олигопептидом и становится полипептидом) достаточно условна. Часто пептиды, содержащие менее 10-20 аминокислотных остатков, называют олигопептидами, а вещества с большим числом аминокислотных звеньев — полипептидами. Во многих случаях эта грань в научной литературе не проводится вообще и небольшая белковая молекула (такая, как окситоцин) упоминается как полипептид (или просто как пептид).
Терминология по теме
Семейства пептидов в этом разделе являются рибосомальными, обычно они обладают гормональной активностью.
