Практическое занятие Изучение роли белков в организме, решение задач на биосинтез белков.

Практическое занятие Изучение роли белков в организме, решение задач на биосинтез белков.

Цель: изучить роли белков в организме

Теоретическая часть

Белки классифицируют:По составу: простые (состоят только из аминокислот) и сложные (содержат белковую и небелковую части).По растворимости: растворимые и нерастворимые.По агрегатному состоянию: жидкие и твердые.

Простые белки (протеины)

Альбумины — глобулярные белки. Растворимы в чистой воде и солевых растворах. Осаждаются при насыщении раствора сернокислым аммонием. Типичные представители: яичный альбумин, альбумин сыворотки крови.

Глобулины — глобулярные белки, но более высокого молекулярного веса. Растворимы в разведенных растворах солей, не растворимы в чистой воде. Осаждаются в полунасыщенном растворе сернокислого аммония. К этой группе относятся глобулины сыворотки крови, молока, эдестин конопли и ряд других животных и растительных белков.

Протамины — белки основного характера, содержащиеся в сперме некоторых рыб и других животных в виде комплексов с ДНК. Имеют сравнительно небольшой мол. вес, содержат очень много аргинина и немного некоторых моноаминомонокарбоновых кислот.

Гистоны — белки менее выраженного основного характера, богатые диаминомонокарбоновыми кислотами. Входят в состав нуклеопротеидов клеточных ядер.

Сложные белки (протеиды)

Нуклеопротеиды — комплексы Б. с нуклеиновыми кислотами. Имеют очень высокий молекулярный вес. Играют важнейшую роль в биосинтезе Б. в организме, в передаче наследственных признаков и т. п.

Мукопротеиды — белки, содержащие мукополисахариды — углеводные группировки кислого характера (муцины, мукоиды). Содержатся главным образом в слизях, слюне, синовиальной жидкости и т. п.

Фосфопротеиды содержат фосфорную кислоту, обычно в виде сложного эфира с оксигруппой серина. Главные представители: казеин молока, вителлин яичного желтка.

Металлопротеиды — комплексы белков с металлами или органическими группировками, содержащими атомы металлов. К ним относятся многие хромопротеиды (белки, содержащие окрашенные группировки), например гемоглобин (см.) и другие пигменты крови, многие ферменты, например оксидазы, содержащие железо или медь, и др.

Липопротеиды — комплексы белков с различными липидами. В крови играют большую роль в переносе липидов. Входят в состав клеточных оболочек и внутренних мембран клеточных структур.

Свойства белков

Важнейшим свойством белков является их способность проявлять как кислые, так и основные свойства, то есть выступать в роли амфотерных электролитов.

Свойство амфотерности лежит в основе буферных свойств белков и их участии в регуляции рН крови. Величина рН крови человека отличается постоянством и находится в пределах 7,36-7,4 , несмотря на различные вещества кислого или основного характера, регулярно поступающие с пищей или образующиеся в обменных процессах, следовательно, существуют специальные механизмы регуляции кислотно-щелочного равновесия внутренней среды организма.

Функции белков

Строительная Ферментативная Двигательная Транспортная Энергетическая

Энергетическая функция белков заключается в их способности быть источником энергии в клетке (как правило, при отсутствии других). При полном ферментативном расщеплении 1 грамма белка выделяется 17, 6 кДж энергии.

Защитная функция белков связана с выработкой лейкоцитами особых белковых веществ – иммуноглобулинов (антител) в ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов. Антитела связывают, нейтрализуют и разрушают несвойственные организму соединения. Примером защитной функции белков может служить превращение фибриногена в фибрин при свертывании крови.

Сигнальная (рецепторная) функция осуществляется белками благодаря способности их молекул изменять свою структуру под влиянием многих химических и физических факторов, вследствие чего клетка или организм воспринимают эти изменения.

Регуляторная Гормоны поддерживают постоянные концентрации веществ в крови и клетках, участвуют в росте, размножении и других жизненно важных процессах. Одним из наиболее известных белков-гормонов является инсулин, который снижает содержание сахара к крови. При стойком недостатке инсулина концентрация сахара увеличивается и развивается сахарный диабет.

Контрольные вопросы по теме «Белки»

1.Что общего между белками и аминокислотами ? Почему белки называют биополимерами ?

2. Перечислите функции белков в растительном и животном организме.

3.Что такое денатурация ? Какие внешние факторы могут вызвать еѐ ?

ЗАДАНИЕ 1 . выполнить ТЕСТ СВОЕГО ВАРИАНТА

ТЕСТ №1 ПО ТЕМЕ «БЕЛКИ»

Вариант 1 Вторичная структура белка поддерживается

1 - Пептидными связями 2 - Водородными связями 3 - Дисульфидными ковалентными связями

2. Наиболее энергоемкими являются: 1 – Жиры 2 - Нуклеиновые кислоты 3 – Белки 4- углеводы

3. Первичная структура белка зависит от:1 - Количества аминокислотных остатков

2 - Последовательности аминокислотных остатков и их количества 3 - От видов аминокислот и их количества

4. Фермент:1- ускоряет сразу несколько типов реакций 2- работает в узких температурных пределах

3- может работать только при определенном значении рН среды.

5. При выработке иммунитета в крови образуются:1- антитела 2- антигены 3- гемоглобин 3- инсулин

6. Функции углеводов в животных клетках:1- каталитическая 2- энергетическая 3- транспортная. 4- регуляторная

7. Клетчатка и хитин - это примеры: 1- полисахаридов 2- моносахаридов 3- дисахаридов.

8. Мономеры белков – это:1- аминокислоты 2- моносахариды 3- нуклеотиды. 4- глицерин и 3 жирные кислоты

9. Водородные связи не встречаются в:1- белках 2- нуклеиновых кислотах 3- липидах.

10. Некоторые белки вырабатывают антитела. Тем самым они выполняют функцию:

1 - каталитическую; 2 - сократительную; 3- иммунную;4- пластическую.

Вариант 21. Какие связи стабилизируют первичную структуру?1- пептидные 2- гидрофобные 3- водородные 4- дисульфидные

2. В процессе биохимических реакций ферменты:1- ускоряют реакции и сами при этом не изменяются 2- ускоряют реакции и сами изменяются 3- замедляют химические реакции, не изменяясь 4- замедляют реакции , а сами изменяясь.

3. Молекулы белков отличаются друг от друга:1- последовательностью чередования аминокислот 2- количеством аминокислот3- структурой 4-все ответы верны

4. Какое из соединений построено из аминокислот? 1- целлюлоза 2- гликоген 3- инсулин 4- хитин

5. Изменяемыми частями аминокислот являются:1- аминогруппа и карбоксильная группа 2- радикал

3- карбоксильная группа 4 - радикал и карбоксильная группа.

6. Строительный углевод растительных клеток1- хитин 2- крахмал 3- целлюлоза 4 - гликоген

7. Для лечения тяжелых форм сахарного диабета больным необходимо вводить:1 - гемоглобин 2- инсулин 3 - антитела 4 - гликоген

8. Биологические катализаторы – это:1- антигены 2 - антитела 3 - ферменты

9. Укажите элементарный состав белков:1 - С, Н; 2 - С, Н, О, N, S, P; 3- C, H, N, O; 4- вся таблица Менделеева.

10. Какая структура белковой молекулы определяет специфическую биологическую активность белка?

а) Четвертичная; б) третичная; в) вторичная; г) первичная.

ЗАДАНИЕ 2.

Изучить приложение1.Ответить на вопрос: назвать аминокислоты, которые кодируются 6 триплетами, пояснить, почему выделена аминокислота триптофан?

ЗАДАНИЕ 3. Решите 2 задачи из предложенного перечня

Пример решения задач:

Одна из цепочек молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГЦТАЦГГЦТТГЦ. Какие т-РНК, т. е. с какими антикодонами, принимают участие в синтезе белка, закодированного комплементарной цепочкой ДНК?

Решение Необходимо построить комплементарную цепочку ДНК, поскольку она является, по условию задачи. кодирующей. Комплементарная цепочка ДНК: ЦГА–ТГЦ–ЦГА–АЦГ. Далее построим цепочку и-РНК, комплементарную данной цепи ДНК: ЦГА– ТГЦ– ЦГА–АЦГ (ДНК)

ГЦУ– АЦГ– ГЦУ–УГЦ (и-РНК).

Антикодоны т-РНК являются комплементарными кодонам и-РНК, следовательно они будут следующие: ЦГА–УГЦ–ЦГА–АЦГ. Ответ: антикодоны т-РНК: ЦГА–УГЦ–ЦГА–АЦГ.

Задача. Одна из цепей молекулы ДНК имеет следующий порядок нуклеотидов: 5-ЦЦГЦТАТАЦГТЦ-3,. Определите последовательность аминокислот в соответствующем полипептиде, если известно, что и-РНК синтезируется на цепи ДНК, комплементарной данной цепи ДНК.

Решение В условии задачи сказано, что и-РНК синтезируется на комплементарной данной цепи ДНК. Поэтому необходимо построить комплементарную цепь ДНК: 3,-ГГЦГАТАТГЦАГ-5,. Далее нужно определить последовательность нуклеотидов и-РНК: 5,- ЦЦГЦУАУАЦГУЦ-3,. Триплет, или кодон (три рядом расположенных нуклеотида и-РНК) кодирует определенную аминокислоту. Соответствующие триплетам аминокислоты находим по таблице генетического кода. Триплет ЦЦГ соответствует пролину (про), ЦУА – лейцину (лей); УАЦ – тирозину (тир), ГУЦ – валину (вал).

Ответ: последовательность аминокислот в полипептиде будет следующей: про–лей–тир–вал.

ЗАДАЧИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ

1. В биосинтезе полипептида участвуют молекулы т-РНК с антикодонами УГА, АУГ, АГУ, ГГЦ, ААУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц) в двухцепочечной молекуле ДНК. Ответ поясните.

2. В биосинтезе белка участвовали т-РНК с антикодонами: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин, гуанин, тимин, цитозин в двухцепочечной молекуле ДНК.

3. В пробирку поместили рибосомы из разных клеток, весь набор аминокислот и одинаковые молекулы и-РНК и т-РНК, создали все условия для синтеза белка. Почему в пробирке будет синтезироваться один вид белка на разных рибосомах?

4. Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАЦЦЦТЦАЦТТГ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

5. Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТТАЦАГГТТТАТ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

6. В процессе трансляции участвовало 30 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

7.Фрагмент рибосомного гена имеет последовательность ЦЦЦТАТГТАТТАЦГГААГАГГЦАТТ. Какова будет последовательность РНК, кодируемая этим участком? К какому классу РНК она будет относиться? Какова будет её функция?

8. Участок молекулы ДНК имеет следующий состав: Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Перечислите не менее 3-х последствий, к которым может привести случайная замена седьмого нуклеотида тимина на цитозин (Ц).

9. Даны антикодоны т-РНК. Используя таблицу генетического кода, определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, кодоны и-РНК и триплеты во фрагменте гена, кодирующего этот белок. Антикодоны т-РНК: ГАА, ГЦА, ААА, АЦЦ.

В результате мутации во фрагменте молекулы белка аминокислота треонин (тре) заменилась на глутамин (глн). Определите аминокислотный состав фрагмента молекулы нормального и мутированного белка и фрагмент мутированной иРНК, если в норме иРНК имеет последовательность: ГУЦАЦАГЦГАУЦААУ. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

10. Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: АЦГГТААТТГЦТАТЦ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

11. В результате мутации во фрагменте молекулы белка аминокислота фенилаланин (фен) заменилась на лизин (лиз). Определите аминокислотный состав фрагмента молекулы нормального и мутированного белка и фрагмент мутированной иРНК, если в норме иРНК имеет последовательность: ЦУЦГЦААЦГУУЦААУ. Ответ поясните используя таблицу генетического кода.

12. В биосинтезе полипептида участвуют молекулы тРНК с антикодонами УАЦ, УУУ, ГЦЦ, ЦАА в данной последовательности. Определите соответствующую последовательность нуклеотидов на иРНК, ДНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

13. В биосинтезе фрагмента молекулы белка участвовали последовательно молекулы тРНК с антикодонами АЦЦ, ГУЦ, УГА, ЦЦА, ААА. Определите аминокислотную последовательность синтезируемого фрагмента молекулы белка и нуклеотидную последовательность участка двухцепочечной молекулы ДНК, в которой закодирована информация о первичной структуре фрагмента белка. Для решения задачи используйте таблицу генетического кода.

14. В биосинтезе фрагмента молекулы белка участвовали последовательно молекулы тРНК с антикодонами ААГ, ААУ, ГГА, УАА, ЦАА. Определите аминокислотную последовательность синтезируемого фрагмента молекулы белка и нуклеотидную последовательность участка двухцепочечной молекулы ДНК, в которой закодирована информация о первичной структуре фрагмента белка. Для решения задачи используйте таблицу генетического кода.

15. В биосинтезе фрагмента молекулы белка участвовали последовательно молекулы тРНК с антикодонами АГЦ, АЦЦ, ГУА, ЦУА, ЦГА. Определите аминокислотную последовательность синтезируемого фрагмента молекулы белка и нуклеотидную последовательность участка двухцепочечной молекулы ДНК, в которой закодирована информация о первичной структуре фрагмента белка. Для решения задачи используйте таблицу генетического кода.

16. Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГЦТТЦЦАЦТГТТАЦА. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК.

17. Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов:

ЦГТТГГ ГЦТ АГГЦТТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК.

Приложение1