Рекомендуемая для изучения курса биологической химии

КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ

П О С О Б И Е

ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЛЕЧЕБНОГО, МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО,
ПЕДИАТРИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТОВ

КУРСК – 2003

УДК 57: 54(072)	Печатается по решению
ББК 28, 072я7	редакционно-издательского
	совета КГМУ

Задания на самоподготовку по биологической химии для студентов лечебного, медико-профилактического, педиатрического факультетов / Под ред. проф. А.И. Конопли и проф. Л.Г. Прокопенко. - Курск: КГМУ, 2003. - 132 с.

Рецензенты:

д.б.н., профессор, зав. кафедрой биоорганической химии Г.А. Чалый

к.м.н., доцент кафедры нормальной физиологии А.П. Должиков

Учебное пособие содержит 7 разделов, разработано на кафедре биологической химии в соответствии с действующей учебной программой. Пособие содержит детально разработанный план изучения учебного материала по темам. В пособии дана ориентировочная основа действия студентов во время самоподготовки и ориентировочная основа действия на практическом занятии. В него включены вопросы и задачи для самоконтроля, которые помогут применять знания в ситуациях, приближенных к клиническим. Работа с пособием позволит студентам более углубленно изучить материал, развивать логическое мышление, систематизировать теоретические знания с соответствующим преломлением их для целей практической медицины.

ISBN 5-7487-0721-7 ББК 28, 072я7

Ó Коллектив авторов, КГМУ, 2003

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение	Л.Г. Прокопенко……………………………………………….
Раздел I	Химия белков. Ферменты.Л.С. Авдеева, А.И. Конопля, Ю.О. Яхонтов………………………………….………………	10
Тема 1.1	Стуруктура и свойства аминокислот. Аминокислотный состав белков…………………………………………………..	11
Тема 1.2	Структура, свойства и функции белков………………………
Тема 1.3	Структура и свойства ферментов……………………………..
Тема 1.4	Кинетика ферментативных реакций………………………….
Тема 1.5	Ингибиторы и активаторы ферментов. Регуляция активности ферментов………………………………………………………	24
Вопросы к итоговому занятию. Химия белков. Ферменты…………….
Раздел II	Биоэнергетика.А.И. Конопля, Л.С. Авдеева………….....…
Тема 2.1	Биологическое окисление……………………………………..
Раздел III	Обмен углеводов.Г.Н. Рыжикова………………………….
Тема 3.1	Гликолиз. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы……
Тема 3.2	Цикл трикарбоновых кислот…………………………………..
Тема 3.3	Глюконеогенез. Гликогенолиз. Гликогенез………………….
Тема 3.4	Регуляция и патология углеводного обмена…………………
Вопросы к итоговому занятию. Биологическое окисление. Обмен углеводов……………………………………………………………………..
Раздел IV	Обмен липидов. Г.Н. Рыжикова, М.Ю. Смахтин………...
Тема 4.1	Обмен триацилглицеринов……………………………………
Тема 4.2	Обмен холестерина, фосфолипидов, кетоновых тел. Простагландины……………………………………………….	51
Тема 4.3	Регуляция и патология липидного обмена…………………...
Тема 4.4	Взаимосвязь обмена углеводов и липидов…………………..
Вопросы к итоговому занятию. Обмен липидов………………………...
Раздел V	Обмен азотсодержащих соединений. Н.А. Быстрова, Л.П. Чалая, Г.Н. Рыжикова………………………………….	61
Тема 5.1	Азотсодержащие соединения пищи. Общие пути обмена аминокислот……………………………………………………	62
Тема 5.2	Пути обезвреживания аммиака……………………………….

Тема 5.3	Обмен глицина, серина, цистеина, метионина, триптофана, аргинина………………………………………………………...	69
Тема 5.4	Обмен фениланина, тирозина, аспарагиновой и глутамино- вой кислот, валина, лейцина и изолейцина…………………..	73
Тема 5.5	Структура и биосинтез нуклеиновых кислот………………...
Тема 5.6	Матричный биосинтез белков………………………………...
Вопросы к итоговому занятию. Обмен азотсодержащих соединений…
Раздел VI	Биохимия витаминов и гормонов.Л.П. Чалая, Н.Н. Кедровская, Н.А. Быстрова…………………………….	83
Тема 6.1	Обмен и функции витаминов. Причины нарушения обмена витаминов. Принципы диагностики нарушений обмена и функций витаминов. Обмен витминов В₁, В₂, В₃……………	84
Тема 6.2	Обмен и функции витаминов В₅, В₆, В₇, В₉, В₁₂, С…………..
Тема 6.3	Химическая природа, биосинтез, секреция и катаболизм гормонов………………………………………………………..	92
Тема 6.4	Механизм действия гормонов…………………………………
Тема 6.5	Гормональная регуляция обмена белков, углеводов и липидов..………………………………………………………..	98
Тема 6.6	Гормональная регуляция обмена воды и электролитов……..
Вопросы к итоговому занятию. Обмен витаминов и гормонов………..
Раздел VII	Биохимия крови и печени.Н.А. Быстрова, Л.П. Чалая, А.И. Конопля, Л.С. Авдеева, М.Ю. Смахтин…………………	107
Тема 7.1	Белки плазмы крови. Ферменты………………………………
Тема 7.2	Структура, свойства и функции иммуноглобулинов………..
Тема 7.3	Структура гемоглобинов. Нарушение синтеза гема. Метаболизм порфиринов. Желтухи…………………………..	113
Тема 7.4	Кислотно-основное равновесие……………………………….
Тема 7.5	Небелковые соединения плазмы крови………………………
Вопросы к итоговому занятию. Биохимия крови и печени…………….
Перечень типовых экзаменационных вопросов………………………...

ВВЕДЕНИЕ

Современная медицина развивается на базе достижений медико-биологических отраслей науки. Важная роль в этом процессе принадлежит биологической химии, являющейся теоретической основой для выявления закономерности функционирования многих физиологических систем в норме и патологии.

Целью изучения биологической химии в медицинских вузах является формирование у будущего врача четких представлений о взаимосвязи между структурой, свойствами, обменом и функциями различных соединений в живой клетке и целостном организме; механизмах регуляции и нарушения обмена и функций различных соединений; принципах биохимической диагностики и коррекции нарушений обменных процессов.

ПРИСТУПАЯ К ИЗУЧЕНИЮ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ, ВНИМАТЕЛЬНО ОЗНАКОМЬТЕСЬ СО СТРУКТУРОЙ НАСТОЯЩИХ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ.

Задание на самоподготовку по каждой теме состоит из: мотивационной установки, формулировки цели и задач изучения темы, необходимых для усвоения данной темы перечня литературы, вопросов и упражнений для самоконтроля.

МОТИВАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ показывают значение данной темы для усвоения последующих тем биологической химии и подготовки квалифицированного врача.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ определяют конечный результат, который должен быть достигнут в результате самоподготовки и работы на практическом занятии.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА ТЕМЫ представляет собой детально разработанный план изучения, который позволит выделить и усвоить наиболее существенный учебный материал.

ОБЯЗАТЕЛЬНЫМИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ К КАЖДОЙ ТЕМЕ ЯВЛЯЮТСЯ УЧЕБНИК ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ И КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ.

В ПЕРЕЧНЕ ЛИТЕРАТУРЫ указаны основные и дополнительные источники. Учитывая дефицит рабочего времени студента, по каждой теме приводятся 1-2 источника, в которых содержание и уровень изложения материала данной темы наиболее близки к программе для медицинских вузов.

ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ помогут научиться применять теоретические знания в конкретных ситуациях, по возможности приближенных к клиническим.

Дополнением к настоящим рекомендациям служат номера лабораторных работ по практикуму Т.Л. Алейникова и Г.В. Рубцова «Руководство к практическим занятиям по биологической химии». – М.: Высшая школа, 1988; описания лабораторных работ, отсутствующих в практикуме.

ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОСНОВА ДЕЙСТВИЯ СТУДЕНТОВ

ВО ВРЕМЯ САМОПОДГОТОВКИ

ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ САМОПОДГОТОВКИ – получение новых знаний и включение их в свой толковый словарь.

Вид действия	Способ действия
1. Изучение материала темы.	1. Внимательно ознакомиться с заданиями на самоподготовку и с заданием на практическое занятие. 2. Изучить материал по учебнику и конспектам лекций, а в случае необходимости получить более широкие и глубокие знания – по дополнительным источникам. В процессе изучения необходимо: а) воспроизводить на бумаге формулы, химические процессы, графики и схемы; б) прочитав и обдумав весь учебный материал, повторить вслух наиболее важные его положения; в) вновь, на память написать формулы, химические процессы и нарисовать графики и схемы, иллюстрирующие основное содержание изученного материала; г) уяснить взаимосвязь изученных процессов, а также их биологическое и физиологическое значение.
2. Самоконтроль усвоения учебного материала.	1. Внимательно прочитать вопрос или условие задачи и уяснить их сущность. 2. Четко сформулировать окончательный ответ, обозначив процесс решения задачи, написав при этом все необходимые формулы, объяснив происходящие процессы и нарисовав графики и схемы. 3. Если ответить на некоторые вопросы или решить задачи не удается, вновь вернуться к учебнику и конспектам лекций, еще раз попытаться проанализировать соответствующий материал и попытаться найти правильный ответ или решение.
3. Выполнение письменных заданий.	1. Ознакомиться с требованиями задания и обдумать способ его выполнения. 2. Сделать черновой набросок и уточнить детали. 3. Оформить окончательный вариант выполненного задания в специальной тетради.
4. Подготовка к выполнению лабораторных работ на предстоящем практическом занятии.	1. Внимательно ознакомиться с описанием лабораторных работ и уяснить принцип их выполнения. 2. Переписать в лабораторный журнал принцип и основные этапы выполнения лабораторных работ, а также рекомендуемые формы протоколов опытов.

ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОСНОВА ДЕЙСТВИЙ СТУДЕНТОВ

НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ

На кафедре проводится три вида практических занятий – лабораторные занятия, семинары и коллоквиумы.

Основная цель лабораторного занятия – научиться использовать знания, полученные во время самоподготовки, для получения новой информации решения конкретных задач. Она достигается в процессе выполнения лабораторных работ, собеседования с преподавателем по наиболее сложным вопросам темы, решения проблемных задач.

Вид действия	Способ действия
1. Выполнение лабораторных работ.	1. Выполнить лабораторную работу по описанию. 2. Сопоставить полученные данные с имеющимися теоретическими сведениями и дать им всестороннее объяснение. 3. Сформулировать выводы, вытекающие из результатов лабораторных работ и их теоретического осмысливания. 4. Представить результаты лабораторных работ преподавателю. 5. Заполнить формы протоколов, опытов. Написать выводы и их обоснование. Представить журнал лабораторных работ на подпись преподавателю.
2. Собеседование с преподавателем.	1. Отвечать на вопросы преподавателя. 2. Внимательно следить за ответами других студентов. 3. Задавать вопросы с целью уяснения наиболее сложных для понимания вопросов. 4. Активно участвовать в организуемой преподавателем дискуссии.
3. Решение задач.	1. Решить предложенные преподавателем задачи. 2. Сопоставить полученные ответы с имеющимися теоретическими сведениями и дать им объяснение. 3. Сформулировать выводы и обобщения, вытекающие из результатов решения задач и их теоретического осмысления. 4. Записать решение задач, выводы, обобщения и обоснование полученных результатов в специальную тетрадь.

ЦЕЛЬ СЕМИНАРА – помочь студентам усвоить наиболее трудные для понимания разделы курса. Он проводится в виде собеседования или дискуссии, с широким привлечением всей группы при активном участии преподавателя.

КОЛЛОКВИУМ – имеет цель проверить и оценить усвоение студентами определенных разделов курса. Это достигается с помощью методов программированного контроля, собеседования, решения задач. Параллельно с контролем усвоения учебного материала преподаватель вносит необходимые коррективы.

ЛИТЕРАТУРА,

Учебно-методические пособия

1. Конопля А.И., Прокопенко Л.Г. Задания для самостоятельной работы по биологической химии: Учебно-методическое пособие. – Курск: КГМУ, 2000.

2. Конопля А.И., Прокопенко Л.Г. Задания для самоконтроля по биологической химии: Учебно-методическое пособие. – Курск: КГМУ, 1991.

3. Конопля А.И., Прокопенко Л.Г. Задачи по биологической химии: Учебно-методическое пособие. – Курск: КГМУ, 1992.

4. Конопля А.И., Ласкова И.Л. Знаете ли Вы биохимию? Учебно-методическое пособие. – Курск: КГМУ, 1993.

5. Прокопенко Л.Г., Конопля А.И., Ласкова И.Л. Биохимические основы питания здорового человека: Учебно-методическое пособие. – Курск: КГМУ, 1997.

6. Прокопенко Л.Г., Конопля А.И., Чалый Г.А., Авдеева Л.С., Суняйкин К.И., Лунькова Г.В. Структура и свойства аминокислот и белков. Тестовые задания для самоконтроля. – Курск: КГМУ, 1997.

7. Прокопенко Л.Г., Байбурин Ф.Я., Конопля А.И. Питание, гиперлипидемия и иммунитет. – Курск: КГМУ, 1997.

8. Прокопенко Л.Г., Конопля А.И., Авдеева Л.С., Рыжикова Г.Н., Смахтин М.Ю., Суняйкин К.И., Яхонтов Я.О. Ферменты. Биологическое окисление. Обмен углеводов. Тестовые задания для самоконтроля. – Курск: КГМУ, 1997.

9. Прокопенко Л.Г., Конопля А.И., Авдеева Л.С., Кедровская Н.Н., Быстрова Н.А., Рыжикова Г.Н., Чалая Л.П., Смахтин М.Ю., Суняйкин К.И. Липиды. Витамины. Гормоны. Обмен азотсодержащих соединений. Белки плазмы крови. Тестовые задания для самоконтроля. – Курск: КГМУ, 1997.

10. Ласкова И.Л., Конопля А.И., Прокопенко Л.Г. Окислительный стресс: Учебно-методическое пособие для студентов высших учебных заведений. – Курск: КГМУ, 1998.

11. Байбурин Ф.Я., Ласкова И.Л., Прокопенко Л.Г. Энергетический гомеостаз: Учебно-методическое пособие для студентов медицинских университетов. – Курск: КГМУ, 1998.

12. Прокопенко Л.Г., Быстрова Н.А., Конопля А.И. Учебно-методическое пособие по биологической химии. Задания для самоконтроля: Учебно-методическое пособие для студентов медицинских университетов. – Курск: КГМУ, 1999.

Вопросы, задачи и упражнения для самоконтроля

1. Выберите характеристики аминокислот, входящих в состав белков:

а) α -аминокислоты;

б) в состав белков входят все 20 из известных протеиногенных аминокислот;

в) различаются боковыми радикалами;

г) в составе радикала всегда имеется гидрофильная функциональная группа;

д) среди аминокислот имеется иминокислота.

2. Укажите аминокислоты, которым принадлежат следующие радикалы:

1. –СН₂–СН₂–СОNН₂; 2.

СН₃

–СН₂–СН СН₃ 3. –(СН₂)₂–S–СН₃; 4. –(СН₂)₃–СН₂NН₂.

а) про; б) глу; в) мет; г) лей; д) лиз; е) глн; ж) три.

3. Классифицируйте кислоты по полярности радикалов:

1. илей; 2. асн; 3. глу; 4. гис; 5. сер; 6. про; 7. мет; 8. цис.

а) полярная с катионной группой; б) полярная с анионной группой; в) полярная незаряженная; г) неполярная.

4. Напишите реакцию взаимодействия двух молекул цистеина, приводящую к образованию ковалентной дисульфидной связи за счет окисления обеих тиоловых групп. Как называется образовавшаяся аминокислота?

5. Какие нестандартные аминокислоты, встречающиеся в белках, могут образовываться путем модификации (гидроксилирования) аминокислот основного набора после их включения в полипептидную цепь?

6. Почему аспарагиновую и глутаминовую кислоты корректней называть аспартат и глутамат?

7. Какие Вы знаете незаряженные производные аспарагиновой и глутаминовой кислот? Напишите их формулы.

8. Смесь аминокислот – глицина, аланина, глутаминовой кислоты, лизина, аргинина, гистидина – анализировали с помощью метода электрофореза на бумаге в буфере с рН = 6, 0. Какие из этих аминокислот будут двигаться к аноду, катоду, останутся на старте?

9. Напишите формулы аспарагиновой кислоты, серина, аргинина в нейтральной, кислой и основной средах. При разделении этих аминокислот методом электрофореза на бумаге в буфере с рН=7, 0 покажите их движение (к аноду, катоду, останутся на старте).

Литература

1. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. – С. 9-20.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – С. 29-32, 49-50.

3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 33-43.

4. Задания на самоподготовку по биологической химии.

5. Задания для самостоятельной работы студентов лечебного и медико-профилактического факультетов.

6. Тестовые задания по биохимии.

7. Лекционный материал.

8. Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. – С. 6-8.

Вопросы, задачи и упражнения для самоконтроля

1. Напишите формулу гексапептида Лиз-Вал-Глу-Фен-Ала-Асп.

2. Выделите в пептиде повторяющиеся группы, образующие пептидный остов, и вариабельные группы, представленные радикалами аминокислот.

3. Подчеркните пептидные связи.

4. Напишите другой пептид, состоящий из тех же аминокислот.

5. Выберите из представленных пар аминокислот консервативные и радикальные замены:

1. гли – ала;

2. глу – вал;

3. асп – глу;

4. тир – фен;

5. вал – лей.

6. Пользуясь приводимой ниже последовательностью аминокислотных остатков в окситоцине (1), вазопрессине быка (2) и вазопрессине свиньи (3):

а) проиллюстрируйте принцип взаимозаменяемости аминокислот;

б) выделите аминокислоту, обусловливающую видовую специфичность вазопрессина.

1. Цис – тир – илей – глу – асп – цис – про – лей – гли;

2. Цис – тир – фен – глу – асп – цис – про – арг – гли;

3. Цис – тир – фен – глу – асп – цис – про – лиз – гли.

7. Какая форма полипептидной цепи термодинамически более выгодна в водном растворе – полностью развернутая цепь или клубок? Обоснуйте свой ответ.

8. Систематизируйте представленный в учебниках материал с помощью таблицы:

Классы сложных белков	Структура небелковых компонентов	Отдельные представители

9. Проведите сравнительную характеристику структуры и свойств миоглобина и гемоглобина с помощью таблицы:

Структурно-функциональные особенности	Миоглобин	Гемоглобин
Характеристика небелковой части
1. Высший уровень организации нативной молекулы
2. Количество субъединиц, типы протомеров
3. Количество гемов в молекуле
4. Валентность железа в функционально активной молекуле
5. Биологическая функция
6. График зависимости насыщения кислородом от его парциального давления Р
7. Степень насыщения кислородом в капиллярах покоящейся мышцы (Р = 40 мм.рт.с.т)
8. Степень насыщения кислородом в капиллярах работающей мышцы (Р = 10 мм.рт.с.т)

Литература

1. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. –
С. 18-33.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – С. 19-76.

3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 19-32, 44-68.

4. Задания на самоподготовку по биологической химии.

5. Задания для самостоятельной работы студентов лечебного и медико-профилактического факультетов.

6. Тестовые задания по биохимии.

7. Лекционный материал.

8. Лабораторная работа. Алейникова Т.В., Рубцова Г.В. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. – М.: Высшая школа, 1988. – Лабораторные работы №№ 5, 6, 7, 10.

9. Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. – С. 7-29.

Вопросы, задачи и упражнения для самоконтроля

1. Фумараза катализирует превращение фумарата в малат. Эфиры фумарата и малата не являются субстратами фумаразы. Каков характер взаимодействия между активным центром фумаразы и субстрата?

2. На каком свойстве субстрата и активного центра фермента основано их взаимодействие? Сопоставьте Ваш вывод о характере взаимодействия субстрата и активного центра фермента со свойством обратимости процесса образования фермент-субстратного комплекса.

3. Важной особенностью ферментативного катализа в живой клетке является его кооперативность. Чем вызвана необходимость кооперативного действия ферментов в клетке и чем обусловлена его возможность?

4. Обсудите вопрос об изменении активности и специфичности фермента и кинетики ферментативной реакции после диссоциации аллостерического фермента на субъединицы.

5. С возрастом в тканях животных и человека увеличивается содержание ЛДГ₁-Н₄ и снижается содержание М₄-ЛДГ₅. Какие последствия для организма имеет изменение изоферментного спектра ЛДГ?

6. Для какого класса ферментов коферментом является тиаминпирофосфат:

1. трансфераз;

2. оксидоредуктаз;

3. гидролаз;

4. лиаз;

5. лигаз.

7. Тетрагидрофолиевая кислота принимает участие в активации и переносе различных групп. Укажите, каких именно:

1. метильных;

2. ацетильных;

3. одноуглеродных.

4. СО₂;

5. фосфорильных.

8. Какие коферменты содержат витамин В₂:

1. никотинамидные;

2. пиридоксалевые;

3. флавиновые;

4. кофермент А;

5. кобамидные.

9. Для какого класса ферментов коферментом является КоА:

1. гидролаз;

2. трансфераз;

3. оксидоредуктаз;

4. лигаз;

5. лиаз.

10. Какие коферменты содержат витамин В₁₂:

1. пиридоксалевые;

2. флавиновые;

3. кобамидные;

4. никотинамидные.

5. железопорфириновые.

11. Какие коферменты содержат витамин В₆:

1. кобамидные;

2. пиридоксалевые;

3. флавиновые;

4. никотинамидные;

5. железопорфириновые.

12. Биотин принимает участие в активации и переносе определенной группы. Укажите, какой именно:

1. ацетильной;

2. метильной;

3. СО₂;

4. фосфорильной;

5. аденозильной.

13. Какие коферменты содержат витамин В₁:

1. флавинадениндинуклеотид;

2. тиаминпирофосфат;

3. никотинамидадениндинуклеотид;

4. пиридоксальфосфат;

5. кобаламин.

Литература

1. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. –
С. 53-70, 81-83, 89-90.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – С. 92-105.

3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 114-134.

4. Задания на самоподготовку по биологической химии.

5. Задания для самостоятельной работы студентов лечебного и медико-профилактического факультетов.

6. Тестовые задания по биохимии.

7. Лекционный материал.

8. Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. – М., ГЭОТАР-МЕД, 2001. – С. 32-36, 46.

9. Лабораторная работа:

Вопросы, задачи и упражнения для самоконтроля

1. Оптимальные условия действия лактатдегидрогеназы, катализирующей реакцию превращения пирувата в лактат: температура – 37°С, рН – 7, 5. Объясните причины уменьшения активности фермента:

1. при повышении температуры до 60°С;

2. во время хранения ферментного препарата при рН – 5, 0.

2. Существует количественная зависимость между концентрацией субстрата и скоростью ферментативной реакции. Эта зависимость выражается уравнением Михаэлиса-Ментен. Напишите уравнение Михаэлиса-Ментен. Какой вид принимает это уравнение при очень низких и очень высоких концентрациях субстрата?

3. Нарисуйте кривую зависимости между концентрацией субстрата и скоростью ферментативной реакции, катализируемой регуляторным ферментом. Сравните эту кривую с кривой Михаэлиса-Ментен. Чем объясняется отличие кривых?

4. Зависимость скорости реакции, катализируемой транскарбамоилазой, от концентрации субстрата выражается кривой, имеющей сигмоидную форму. После обработки фермента солями ртути каталитическая активность увеличилась примерно в 4 раза, а кривая зависимости скорости реакции от концентрации субстрата приобрела форму гиперболы. Нарисуйте график, иллюстрирующий приведенные данные. Какие выводы о структуре и внутримолекулярных взаимодействиях в ферменте можно сделать на основании этих данных?

Литература

1. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. –
С. 70-81.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – С. 105-115, 126-128.

3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 134-145.

4. Задания на самоподготовку по биологической химии.

5. Задания для самостоятельной работы студентов лечебного и медико-профилактического факультетов.

6. Тестовые задания по биохимии.

7. Лекционный материал.

8. Лабораторная работа. Алейникова Т.В., Рубцова Г.В. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. – М.: Высшая школа, 1988. – Лабораторные работы № 31, 41, 34.

9. Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. – С. 39-41.

Тема 1.5. ИНГИБИТОРЫ И АКТИВАТОРЫ ФЕРМЕНТОВ.
РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ.

Вопросы для самоподготовки

1. Какие вещества называются ингибиторами ферментов?

2. Перечислите виды ингибирования ферментов.

3. Дайте определение необратимому ингибированию ферментов.

4. Приведите пример веществ, являющихся необратимыми ингибиторами энзимов.

5. Приведите примеры применения необратимого ингибирования ферментов в медицине.

6. Дайте определение обратимому ингибированию ферментов.

7. Перечислите виды обратимых ингибиторов.

8. Дайте определение конкурентному ингибированию энзимов.

9. Приведите примеры веществ, являющихся конкурентными ингибиторами.

10. Нарисуйте график Михаэлиса-Ментен для конкурентного ингибирования.

11. Как изменяется константа Михаэлиса и максимальная скорость ферментативной реакции при конкурентном ингибировании? Объясните причину таких изменений.

12. Нарисуйте график Лайнуивера-Берка для конкурентного ингибирования.

13. Приведите примеры действия лекарственных веществ как конкурентных ингибиторов.

14. Дайте характеристику неконкурентным ингибиторам ферментов.

15. Как изменяется константа Михаэлиса и максимальная скорость ферментативной реакции при неконкурентном ингибировании? Объясните причину таких изменений.

16. Нарисуйте график Михаэлиса-Ментен для неконкурентного ингибирования.

17. Нарисуйте график Лайнуивера-Берка для неконкурентного ингибирования.

18. Приведите примеры веществ, являющихся неконкурентными ингибиторами.

19. Дайте определение аллостерической регуляции активности ферментов.

20. Какой уровень структурной организации характерен для аллостерических ферментов?

21. Объясните механизм регуляции активности ферментов по типу аллостерической модификации.

22. Обратимо ли действие аллостерических модуляторов?

23. Какие регуляторные ферменты называются гомотропными?

24. Нарисуйте схему регуляции активности фермента по принципу прямой положительной связи.

25. Какие регуляторные ферменты называются гетеротропными?

26. Нарисуйте схему регуляции активности фермента по принципу обратной отрицательной связи.

27. Какие регуляторные ферменты называются гомогетеротропными?

28. Нарисуйте график зависимости между концентраций субстрата и скоростью реакции, катализируемой регуляторным ферментом.

29. Как называются этапы метаболических путей, катализируемых регуляторными ферментами?

30. Механизм регуляции активности ферментов по типу химической модификации.

31. Перечислите соединения, которые могут быть активаторами ферментов.

32. Назовите возможные механизмы активирующего действия ионов металлов на ферменты.

33. Механизм активации ферментов частичным протеолизом.

34. Как называется неактивный предшественник фермента?

35. Назовите класс (подкласс) ферментов, катализирующих реакцию превращения профермента в фермент.

36. Приведите примеры ферментов, активация которых идет частичным протеолизом.

37. Какое биологическое значение имеет биосинтез протеолитических ферментов в виде зимогенов?

38. Механизм регуляции ферментов путем их фосфорилирования-дефосфорилирования.

39. Приведите пример регуляции ферментов путем фосфорилирования-дефосфорилирования.

40. Назовите класс и подкласс фермента, катализирующего реакцию фосфорилирования белка.

41. Назовите класс и подкласс фермента, катализирующего реакцию дефосфорилирования.

42. Назовите вещества, к аллостерическим эффектам которых чувствительны протеинкиназы и фосфатазы.

Вопросы, задачи и упражнения для самоконтроля

1. Определите тип ингибирования, проанализировав приведенные ниже данные зависимости степени ингибирования фермента глутаматдегидрогеназы аспартатом и салицилатом. Требуется учесть, что в обоих случаях активность фермента можно восстановить, удалив ингибитор. Ответьте на вопросы:

1. какое из веществ является конкурентным ингибитором, какие результаты это доказывают?

2. какой метод можно использовать для удаления ингибитора?

Ингибирование аспартатом (концентрация аспартата постоянна)

Концентрация субстрата, мМ	2, 0	3, 0	4, 0	10, 0	15, 0
Степень ингибирования, %

Ингибирование салицилатом (концентрация салицилата постоянна)

Концентрация субстрата, мМ	1, 5	2, 0	3, 0	4, 0	8, 0
Степень ингибирования, %

2. Обратимо ли действие ингибиторов в следующих реакциях? Требуется обосновать ответ, используя данные по инактивации ферментов, приведенные в уравнениях.

а)

СООН СООН

| СООН–(СН₂)–С–СООН |

СН₂ || СН₂

| О |

СН₂ СН₂

| |

СHNН₂ СН₂NH₂

| глутаматдекарбоксилаза

СООН

б)

Фермент–SH + JCH₂COOH Фермент–S–СН₂СООН + HJ

^{активный фермент} ^{неактивный фермент}

3. Укажите правильный ответ или ответы. Лекарства – ингибиторы ферментов:

1. являются исключительно необратимыми ингибиторами;

2. часто похожи на промежуточные соединения реакции;

3. могут взаимодействовать с несколькими ферментами;

4. изменяют структуру образованного продукта реакции.

4. Выберите наиболее полный ответ. Регулировать активность ферментов можно:

1. с помощью аллостерического лиганда;

2. путем фосфорилирования и дефосфорилирования;

3. специфическим гидролизом пептидных связей;

4. изменив конформацию активного центра;

5. с помощью белков-ингибиторов.

5. Аллостерический фермент:

1. это часто олигомерный белок;

2. имеет каталитические и аллостерические центры, которые всегда локализованы в разных протомерах;

3. аллостерическим эффектором для него может быть субстрат;

4. аллостерическим эффектором может быть конечный продукт метаболического пути;

5. присоединяет эффектор и при этом изменяется конформация всех протомеров.

6. Неактивная форма фермента пепсина – одна полипептидная цепь – имеет молекулярную массу 42000 Д. После добавления к раствору этого белка HCl молекулярная масса белка уменьшилась до 25000 Д и фермент стал активным. Выберите возможные причины активации фермента:

1. изменение рН;

2. отщепление субъединиц;

3. фосфорилирование;

4. изменение первичной структуры;

5. метилирование.

7. Модуляторами регуляторного фермента могут быть молекулы субстрата и молекулы продукта реакции, катализируемой ферментом. Как изменяется скорость реакции, катализируемой регуляторными ферментами, под влиянием субстрата и под влиянием продукта реакции? Какое биологическое значение имеет каждый из этих типов модуляции?

Литература

1. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. –
С. 78-81, 84-89.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – С. 115-124, 128-133.

3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 145-158.

4. Задания на самоподготовку по биологической химии.

5. Задания для самостоятельной работы студентов лечебного и медико-профилактического факультетов.

6. Тестовые задания по биохимии.

7. Лекционный материал.

8. Лабораторная работа. Алейникова Т.В., Рубцова Г.В. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. – М.: Высшая школа, 1988. – Лабораторные работы № 45, 82.

9. Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. – С. 49.

ВОПРОСЫ К ИТОГОВОМУ ЗАНЯТИЮ.

ХИМИЯ БЕЛКОВ. ФЕРМЕНТЫ.

1. Первичная структура белков (определение, связи, стабилизирующие первичную структуру, свойства).

2. Вторичная структура белков (определение, связи, стабилизирующие вторичную структуру, виды).

3. Третичная структура белков (определение, связи, стабилизирующие третичную структуру).

4. Четвертичная структура белков (определение, связи, стабилизирующие четвертичную структуру).

5. Протомер (определение, пример).

6. Субъединица (определение, пример). Строение молекулы гемоглобина.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒