Раздел 1. Строение информационных молекул и матричные биосинтезы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРМСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова»

Кафедра Технологии и организации питания и услуг

Одобрено кафедрой:

Протокол №

«» 20__г.

Зав. кафедрой

БИОХИМИЯ

Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения

(Приложение к рабочей программе дисциплины)

Для направления:19.03.04 Технология продукции и организация общественного питания

Пермь 2015

Методические указания по выполнению контрольных работ составлены в соответствии с федеральными государственными образовательными стандартами третьего поколения.

Автор – составитель:

Рубцов А.Е., к.х.н., доцент кафедры Технологии и организации питания и услуг

Цель выполнения контрольной работы –закрепление теоретических знаний и умение их применять при решении практических заданий.

1.1. Требования к содержанию контрольной работы:

· самостоятельный подход к изложению материала;

· систематизация теоретического материала с использованием различных литературных источников, включая дополнительную литературу по профилю специальности;

· наличие ссылок на номер первоисточника, указанного в списке рекомендуемой литературы;

· наличие рисунков, иллюстрирующих структурную организацию макромолекул; графических зависимостей и схем обмена веществ;

· практические задания должны быть аргументированы краткими теоретическими положениями.

Требования к оформлению контрольной работы:

· объем работы не должен превышать 20 – 24 страницы рукописного текста (ученическая тетрадь) или 10 – 15 страниц компьютерного текста (формат А4, кегль 14); после ответов по каждому заданию необходимо оставлять место для аргументации балловой оценки со стороны преподавателя-рецензента;

· страницы работы нумеруются, титульный лист является первой страницей (не нумеруется);

· на 2-ой странице дается содержание работы (номер раздела и его название, номера заданий по разделам и их формулировка);

· в конце контрольной работы приводится список использованной литературы (основной и дополнительной) и иных источников информации;

· рукописный текст должен быть написан разборчивым почерком, без помарок; небрежность в изложении и оформлении не допускается.

Контрольная работа должна быть представлена в деканат факультета не позднее, чем за 20 дней до начала экзаменационной сессии.

Контрольная работа является одним из условий допуска студента к экзамену. Работа оценивается в баллах – максимум 25 баллов, если студент набрал 10 и меньшее количество баллов, то работа считается незачтенной и отправляется на доработку в соответствии с замечаниями рецензента. На повторное рецензирование работа отправляется вместе с первоначальным оригиналом.

Контрольную работу целесообразно выполнять после отработки лабораторного практикума, который также оценивается в баллах.

При отсутствии студента на установочной сессии по каким-либо причинам, ему необходимо пройти тестирование (входной контроль остаточных знаний) – максимум 20 баллов.

Варианты контрольных работ

Контрольная работа включает 5 заданий по следующим разделам:

Раздел I. Строение информационных молекул и матричные биосинтезы (два задания).

Раздел II. Ферменты, коферменты, витамины (два задания).

Раздел III. Обмен веществ и энергии (одно задание).

ВЫБОР ВАРИАНТА КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Выбор варианта контрольной работы осуществляется в соответствии с приведенной таблицей по первой букве фамилии студента. Римские цифры указывают номер теоретического раздела, арабские – номера заданий.

Первая буква фамилии	Распределение заданий по разделам биохимии
I	II	III
А	2, 41	1, 14
Б	3, 26	2, 15
В	4, 31	3, 16
Г	5, 40	4, 18
Д	6, 29	5, 17
Е, Ё	7, 28	6, 13
Ж	8, 27	7, 12
З	9, 37	8а, 18
И	10, 32	1, 8б
К	11, 21	6, 8в
Л	12, 30	7, 8г
М	13,33	8д, 10
Н	14, 24	8е, 11
О	15, 22	8ж, 15
П	16, 40	8з, 18
Р	17, 34	8и, 10
С	18а, 28	8к, 14
Т	19, 35	8л, 13
У	1, 27	1, 10
Ф	18б, 38	2, 11
Х	23, 31	3, 12
Ц	18в, 36	4, 17
Ч	9, 39	5, 15
Ш	5, 27	6, 14
Щ	18г, 22	8б, 11
Э	2, 28	8в, 15
Ю	18д, 31	8г, 18
Я	1, 38	4, 16

Раздел 1. Строение информационных молекул и матричные биосинтезы

1. Какие вещества называют белками? Почему белки являются главными носителями жизни? Ответ аргументируйте.

2. Какие аминокислоты называют протеиногенными? Каковы их функции в организме? Дайте сравнительную характеристику пищевой и биологической ценности белков животного и растительного происхождения. Какие аминокислоты называют незаменимыми? Каковы последствия отсутствия в пище хотя бы одной незаменимой аминокислоты?

3. Какие соединения называют пептидами? Какие особенности имеют природные пептиды по сравнению с пептидами – продуктами неполного гидролиза белков в желудочно-кишечном тракте? Какова физиологическая роль важнейших групп пептидов, от которых зависит здоровье, органелолептические и санитарно-гигиенические свойства пищевых продуктов?

4. Какой процесс называют денатурацией белков? Приведите примеры пищевых технологий, в основе которых лежит процесс тепловой денатурации белков. Какова положительная роль денатурации? Ответ аргументируйте.

5. Что включают в себя понятия пищевая и биологическая ценность белков? Как определяется биологическая ценность белков?

6. Что включает в себя понятие «новые формы белковой пищи» и какова их роль в обогащении пищи лимитирующими аминокислотами?

7. Дайте характеристику проблемы дефицита пищевого белка. Каковы пути повышения биологической ценности белков растительного происхождения?

8. Какова специфическая роль отдельных аминокислот (цистеина, тирозина, фенилаланина, метионина, глицина, аспарагиновой и глутаминовой кислот) в организме человека? Ответ аргументируйте.

9. Объясните основные принципы структурной организации белков и причины разнообразия природных (нативных) конформаций белковых молекул. Приведите примеры.

10. Что понимают под первичной структурой белка? Почему изменения в первичной структуре отражаются на биологических свойствах белка? Приведите классификацию белков по выполняемой функции. Примеры.

11. Охарактеризуйте вторичную и надвторичную структуру белков (приведите примеры). Чем отличается α-спираль от β-структуры? Какова роль слабых взаимодействий в стабилизации вторичной структуры?

12. Опишите третичную структуру белковой молекулы. Какое значение имеет доменная структура (структурные и функциональные домены) для функционирования белков? Охарактеризуйте типы связей (сильные и слабые взаимодействия) в третичной структуре. Какова роль белков-шаперонов в формировании третичной структуры в процессе биосинтеза белков с заданной первичной структурой?

13. Что понимают под четвертичной структурой белковой молекулы? В чем заключается сущность принципа самосборки молекул-мультимеров и чем это обусловлено? Какие связи реализуются между субъединицами? Приведите примеры белков с изученной четвертичной структурой и объясните роль четвертичной структуры в регуляции функциональной активности молекул-мультимеров.

14. В чем специфика организации каталитически активных белков? Приведите примеры.

15. Дайте характеристику методам выделения и определения однородности (гомогенности) белков.

16. В чем заключается сущность автоматического метода исследования аминокислотного состава белков?

17. Опишите физико-химические свойства белков. Чем отличается процесс осаждения белков от денатурации? С какой целью используют процесс осаждения белков методом высаливания? С какой целью используют денатурацию белков в практической биохимии?

18. Какие химические реакции можно использовать для идентификации белков и других биологически важных соединений?

а) Даны три пробирки без этикеток. В одной находится вода, в других водные растворы: аминокислоты и белка. Какие химические реагенты можно использовать для идентификации этих соединений? Приведите наиболее рациональный вариант определения, опишите методику эксперимента и укажите ожидаемый результат.

б) Даны четыре пробирки без этикеток с водными растворами: яичный альбумин, глюкоза, желатин, аминокислота. Какие химические реагенты можно использовать для идентификации содержимого пробирок? Предложите наиболее рациональную последовательность определения содержимого пробирок. Ход анализа подтвердите описанием методики эксперимента с указанием ожидаемого результата.

в) Даны четыре пробирки без этикеток с водными растворами: яичного альбумина, глицина, крахмала и желатина. Какие химические реагенты можно использовать для идентификации содержимого пробирок? Предложите наиболее рациональную последовательность определения содержимого пробирок. Ход анализа подтвердите описанием методики эксперимента с указанием ожидаемого результата.

г) Даны четыре пробирки без этикеток с водными растворами: глицина, крахмала, яичного альбумина, глюкозы. Какие химические реагенты можно использовать для идентификации содержимого пробирок? Предложите наиболее рациональную последовательность анализа. Ход анализа подтвердите описанием методики эксперимента с указанием ожидаемого результата.

д) Даны четыре пробирки без этикеток с водными растворами: глюкозы, крахмала, желатина, тирозина. Какие химические реагенты можно использовать для идентификации содержимого пробирок? Предложите наиболее рациональную последовательность качественного анализа. Ход анализа подтвердите описанием методики эксперимента с указанием ожидаемого результата.

19. Какие соединения называют нуклеиновыми кислотами? Дайте сравнительную характеристику химического состава ДНК и РНК (черты сходства и отличий) и биологических функций. Ответ оформите в виде таблицы.

20. Что такое нуклеозиды и нуклеотиды? Охарактеризуйте типы связей в структурных единицах нуклеиновых кислот между отдельными компонентами и их закономерность. Напишите структурные формулы следующих соединений:

а) аденозин; б) дезоксиаденозин-5¢-фосфат; в) уридиловая кислота

г) цитидин-5¢-фосфат; д) дезокситимидин.

Какие из перечисленных соединений являются нуклеозидами, а какие – нуклеотидами? Приведите условные обозначения.

21. Нуклеиновые кислоты как полинуклеотиды. Охарактеризуйте межнуклеотидную связь. Чем обусловлена полярность полинуклеотидных цепей ДНК и РНК? Постройте фрагменты полинуклеотидной цепи состава: 5¢р Г-А-У-Ц- ... 3¢(ОН). Какой молекуле принадлежит этот фрагмент (ДНК или РНК)? Чем отличаются полинуклеотиды ДНК и РНК?

22. Что понимают под первичной структурой ДНК? В чем ее биологический смысл? Постройте фрагмент молекулы ДНК следующего нуклеотидного состава: 5¢р дА-дТ-дЦ-дГ- ... 3¢(ОН). Поясните, чем обусловлена полярность (направленность) полинуклеотидного фрагмента ДНК?

23. Охарактеризуйте вторичную ДНК и ее основные принципы (комплементарность и антипараллельность полинуклеотидных цепей). Покажите реализацию принципов комплементарности и антипараллельности цепей на примере двухцепочечного фрагмента ДНК, если одна из цепей имеет следующий нуклеотидный состав:

(+)5¢р А-Г-Т-Ц-Т- ... 3¢(ОН).

24. Охарактеризуйте вторичную структуру молекул РНК на примере т-РНК. Укажите общие закономерности, характерные для всех молекул т-РНК и ее отличительные особенности на примере т-РНК, специфичной к аминокислоте метионину. Какова роль молекул т-РНК в воспроизведении первичной структуры белка в процессе биосинтеза?

25. Как связаны между собой белки и нуклеиновые кислоты в составе нуклеопротеинов (РНП-частицах рибосом и ДРНП-частицах нуклеосом)? Какова роль белков в этих комплексах?

26. Перечислите отличительные черты специфических (матричных) биосинтезов в клетке (репликация ДНК, транскрипция ДНК, трансляция м-РНК). Приведите примеры таких синтезов и их биологическую значимость. Покажите на примере двухцепочечного фрагмента ДНК следующего нуклеотидного состава: 5¢р А-Т-Г-Ц-3¢(ОН)

(ОН) 3¢ Т-А-Ц-Г- ... 5¢р.

27. Какой матричный процесс называется репликацией ДНК? Объясните основные принципы биосинтеза дочерних молекул ДНК. Приведите экспериментальные доказательства, что репликация – полуконсервативный процесс.

Участок двухцепочечной молекулы ДНК имеет следующий нуклеотидный состав: 5¢р Т-А-Т-Т-Г-Ц- ... 3¢(ОН)

(ОН) 3¢ А-Т-А-А-Ц-Г- ... 5¢р

Какой нуклеотидный состав будут иметь дочерние молекулы ДНК после одного цикла репликации, если она протекает по полуконсервативному механизму?

28. Какой матричный процесс называют транскрипцией ДНК? Дайте определение понятия «транскриптон». Какой будет последовательность нуклеотидов фрагмента молекулы РНК, если нуклеотидный состав двухцепочного фрагмента ДНК соответствовал следующему составу:

5¢р А-Г-Ц-Т-Т-А-Г-Г-Ц-Т- ... 3¢(ОН)

(ОН) 3¢ Т-Ц-Г-А-А-Т-Ц-Ц-Г-А- ... 5¢р.

29. Какой матричный процесс называют трансляцией м-РНК? Какой будет аминокислотная последовательность фрагмента белка, синтезируемого в рибосомах на м-РНК следующего нуклеотидного состава:

5¢р У-У-А-Г-У-Ц-Ц-У-Ц-Г-Ц-У-Г-А-Ц-У-Г-Г 3¢(ОН)

Объясните, используя генетический код и принципы матричного механизма биосинтеза белка. Какова роль молекул аминоацил-т-РНК, участвующих в процессе трансляции? Каков состав антикодонов молекул т-РНК, участвующих в биосинтезе этого фрагмента белка?

30. Опишите роль аминоацил-т-РНК-синтетаз к подготовке аминокислот к белковому синтезу. Приведите реакции активирования аминокислоты валина и переноса ее на молекулу т-РНК^вал:

а) валин + АТФ ® валиладенилат + пирофосфат;

б) валиладенилат + т-РНК^вал + АМФ.

Укажите локализацию процесса. Каков биологический смысл подготовительных реакций аминокислот к их участию в биосинтезе белка на рибосоме? Каким будет нуклеотидный состав антикодона т-РНК ^вал?

31. Что понимают под экспрессией генетической информации? Участок ДНК имеет следующую структуру:

(–) 3¢(ОН) Г-Ц-А-Т-Т-Г-А-А-А-Г-Г-А-А-Г-А 5¢р

(+) 5¢р Ц-Г-Т-А-А-Ц-Т-Т-Т-Ц-Ц-Т-Т-Ц-Т 3¢(ОН)

Какова первичная структура белка, соответствующая такой генетической информации? Дайте объяснения, используя генетический код и принципы матричных биосинтезов. Укажите этапы экспрессии генетической информации (транскрипцию и трансляцию).

32. Фрагмент некодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

(–) 3¢(ОН) Т-А-Т-Т-Ц-Т-Т-Т-Т-Г-Т-Г-Г-Ц-А-Ц-Г 5¢р

Какой будет первичная структура фрагмента белка? Укажите этапы транскрипции и трансляции. Приведите матричную схему биосинтеза белка.

33. Фрагмент некодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

(–) 3¢(ОН) Т-А-Т-Т-Ц-Т-Т-Т-Т-Г-Т 5¢р

Какова первичная структура фрагмента белка, соответствующая такой генетической информации? Дайте объяснения, используя принципы матричных биосинтезов и генетический код.

Как измениться первичная структура этого фрагмента белка, если в кодирующей цепи ДНК выпадает 10-ый нуклеотид?

Как называются такие мутации со сдвигом рамки считывания? Каковы возможные последствия таких мутаций?

34. Часть молекулы белка имеет следующую первичную структуру:

(H₂N) сер-ала-тир-лей-асп- ... (ОН).

Каков состав антикодонов молекул т-РНК, участвующих в биосинтезе этого белка? Объясните матричный механизм биосинтеза этого фрагмента белка на этапе элонгации.

35. Фрагмент молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: (H₂N) мет-цис-три- ... (ОН). Напишите возможную последовательность нуклеотидов в соответствующем участке гена, кодирующего этот белок? Постройте схему и укажите этапы трансляции и транскрипции. Для аргументации используйте данные о генетическом коде белкового синтеза и принципах матричных биосинтезов.

36. Участок кодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

(+) 5¢ р Т-Г-Т-Т-А-Т-Ц-А-А-Ц-Г-Т-А-А-Г-Ц-А-А-Ц 3¢(ОН)

Какой будет первичная структура фрагмента белка, соответствующая такой генетической информации?

Как изменится первичная структура фрагмента белка, если в этой цепи ДНК выпадает 5-ый нуклеотид? Как называется подобная мутация и каковы ее возможные последствия?

37. Начальная часть одной цепи макромолекулы гемоглобина человека имеет первичную структуру:

(H₂N) гис-вал-лей-лей-тре-про-глу-глу (ОН).

Какова структура соответствующей части гена гемоглобина? Постройте схему и укажите этапы трансляции и транскрипции.

Объясните матричный механизм воспроизведения первичной структуры этого фрагмента белка.

38. Фрагмент некодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

(–) 3¢(ОН) А-Г-Г-Т-Ц-Т-Г-А-А-Т-А-Т-Ц-Г-А 5¢р

Какова первичная структура фрагмента белка, соответствующая такой генетической информации?

Каков состав антикодонов молекул серил-т-РНК^сер и лизил-т-РНК^лиз, участвующих в биосинтезе этого фрагмента белка? Охарактеризуйте кодирующего роль м-РНК и роль молекул т-РНК в белковом синтезе.

39. Сколько разных м-РНК может кодировать одну аминокислотную последовательность: (H₂N) гис-три-асп (ОН)? Охарактеризуйте кодирующую роль м-РНК в белковом синтезе, опишите свойства генетического кода.

40. Участок (–) цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: (–) 3¢(ОН) Ц-Ц-Ц-Г-Т-Г-А-А-Т-А-А-Ц-А-Г 5¢р

Какова первичная структура фрагмента белка, соответствующая такой генетической информации? Укажите этапы экспрессии генетической информации в приведенной схеме. Объясните, как осуществляется на рибосомах процесс декодирования м-РНК в ходе биосинтеза этого фрагмента белка.

41. Что такое генетическая инженерия, рекомбинантные ДНК и генетически модифицированные продукты питания? В чем заключаются преимущества и потенциальная опасность трансгенных культур для организма человека?