Механизм ферментативного катализа
Список рекомендуемой литературы
1. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия. – М.: Дрофа, 2004. – 639 с.
2. Кнорре Д.С., Мызина С.Д. Биологическая химия. – М.: Высш. шк., 2000. – 479 с.
3. Ленинджер А. Основа биохимии: В 3-х т. – М.: Мир, 1985. – 367 с.
4. Основы биохимии / под ред. – А.А. Анисимова. – М.: Высш.шк., 1986. – 551 с.
5. Филиппович Ю.Б. Основы биохимии. – М., Высш.шк., 1993. – 496 с.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
Работа 1. Качественные реакции на белки
Методы качественного обнаружения белков основаны на трех типах реакций: а) по пептидным связям белковой молекулы; б) по a-аминогруппе; в) по аминокислотным радикалам.
Примером реакции первого типа служит биуретовая реакция, второго типа - нингидриновая реакция, а к третьему типу относятся многочисленные цветные реакции на радикалы аминокислот. По характеру цветных реакций третьего типа можно судить о качественном составе белков.
Оборудование, реактивы: баня водяная, пробирки химические, стаканы химические на 100 мл; пипетки, градуированные на 1, 2, 5 и 10 мл; лакмусовая бумага, хлорид натрия (10%-ный), сульфат аммония (насыщенный), гидроксид натрия (10 и 30%-ном), сульфат меди (1%‑ный), нингидрин (1%-ный в ацетоне 95%-ном), a-нафтол (0,2%‑ный спиртовой раствор), гипобромид натрия, ледяная уксусная кислота, серная, соляная и азотная кислоты (конц.), нитрит натрия (0,5%-ный), сульфаниловая кислота (5%-ная), карбонат натрия (10%‑ный), раствор плюмбита натрия.
Материалы.
Неразбавленный белок куриного яйца. Отделяют белок трех куриных яиц от желтков. Считая, что масса белка в одном яйце в среднем равна 33 г, получают около 100 мл неразбавленного раствора белков куриного яйца. Этот раствор содержит 88% воды, 1% углеводов и 0,5% минеральных веществ; остальное приходится на белок. Таким образом, полученный неразбавленный белок куриного яйца представляет собой примерно 10%-ный раствор белка.
Разбавленный раствор яичного альбумина. Белок одного куриного яйца после отделения от желтка хорошо взбалтывают и затем смешивают в колбе с десятикратным объемом дистиллированной воды. Раствор фильтруют через двойной слой смоченной водой марли или кусок стираного полотна, помещенные в воронку. Отфильтровывают раствор яичного альбумина; в осадке остается яичный глобулин. Учитывая, что концентрация альбумина в белке куриного яйца составляет около 6%, полученный разбавленный раствор яичного альбумина является примерно 0,5%-ным.
Ход работы
1. Обнаружение в молекулах белков пептидных связей (биуретовая реакция). К 1-2 мл разбавленного раствора белка прибавляют двойной объем 30%-ного раствора гидроксида натрия, хорошо перемешивают и добавляют 2-3 капли 1%-ного раствора сульфата меди. Снова тщательно перемешивают. Развивается сине-фиолетовое окрашивание. При малом содержании белка чувствительность реакции можно повысить, наслаивая на раствор белка в щелочи 1 мл 1%-ного раствора сульфата меди. При стоянии на границе двух слоев появляется фиолетовое кольцо.
Реакция названа биуретовой потому, что аналогичную цветную реакцию дает биурет, легко получаемый из мочевины при ее нагревании при температуре 150 - 1600С.
Биурет в щелочной среде претерпевает енолизацию по схеме:
Две молекулы биурета в енольной форме взаимодействуют с гидроксидом меди (II) с образованием комплексного соединения меди:
Аналогично построено комплексное соединение меди с енолизированными пептидными группами любого белка:
2. Нингидриновая реакция
К 2 - 3 мл разбавленного белка приливают 3 - 4 капли 1%-ного раствора нингидрина в 95%-ном ацетоне. Раствор перемешивают и ставят в водяную баню при 700С на несколько минут. Появляется сине-фиолетовое окрашивание.
Сначала в результате взаимодействия a-аминогруппы аминокислоты (или белка) с нингидрином возникает Шиффово основание. Затем оно претерпевает перегруппировку, декарбоксилируется и расщепляется на альдегид и аминодикетогидринден.
Аминодикетогидринден конденсируется еще с одной молекулой нингидрина, и образовавшееся соединение, енолизируясь, переходит в окрашенную форму, получившую название "сине-фиолетовый Руэмана" - по имени исследователя, впервые в 1910 г. изучившего эту реакцию.
В присутствии органических растворителей (ацетона, этанола, пиридина и др.), на которых обычно готовят раствор нингидрина, протекает реакция:
Продукт этой реакции содержит в своем составе радикал (R) исходной аминокислоты, который обусловливает различную окраску (голубую, красную и т.п.) соединений, возникших при реакции аминокислот с нингидрином.
В настоящее время нингидриновая реакция широко используется как для открытия отдельных аминокислот, так и для определения их количеств.
3. Ксантопротеиновая реакция. К 1 мл разбавленного белка добавляют 5-6 капель концентрированной азотной кислоты до появления белого осадка или мути от свернувшегося белка. При нагревании раствор и осадок окрашиваются в ярко-желтый цвет. При этом осадок почти полностью растворяется.
Охлаждают смесь и осторожно добавляют к раствору, имеющему кислую реакцию, не взбалтывая, по каплям избыток щелочи до щелочной реакции. Выпадающий вначале осадок кислотного альбумината растворяется, и жидкость окрашивается в ярко-оранжевый цвет.
Ксантопротеиновая реакция происходит только при наличии в белках остатков ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина и триптофана). Желатин, не содержащий ароматических аминокислот, не дает ксантопротеиновой пробы. В результате реакции нитрования по радикалам ароматических аминокислот образуются желтоокрашенные нитросоединения. Изменение желтой окраски на оранжевую в щелочной среде обусловлено появлением хромофорной группы.
Рассмотрим в качестве примера механизм ксантопротеиновой реакции по радикалу тирозина:
4. Реакция Сакагучи. Берут в пробирку 2 мл разбавленного раствора белка, добавляют 1 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и вслед за этим несколько капель 0,2%-ного спиртового раствора 1-нафтола. Перемешивают, доливают 0,5 мл раствора гипобромида натрия и вновь перемешивают. Развивается оранжево-красное окрашивание. Появление окраски объясняется взаимодействием 1-нафтола в присутствии окислителя с гуанидиновыми группировками радикалов аргинина.
Хотя механизм реакции еще полностью не выяснен, ряд наблюдений свидетельствует в пользу следующей схемы. Сначала 1-нафтол в присутствии окислителя соединяется с гуанидиновой группировкой аргинина:
Затем при дальнейшем окислении нафтиларгинина образуется соединения типа хинонимина:
Так как производные хинониминов (в данном случае нафтохинонимина), у которых водород иминогруппы замещен на алкильный или арильный радикал, всегда окрашены в желто-красные тона, то, по-видимому, оранжево-красный цвет раствора при проведении реакции Сакагучи объясняется возникновением именного производного нафтохинонимина. Не исключена, однако, вероятность образования еще более сложного соединения за счет дальнейшего окисления NH-групп гуанидинового остатка и бензольного ядра 1-нафтола.
5. Реакция Адамкевича. Наливают в пробирку несколько капель неразбавленного белка и прибавляют 2 мл уксусной кислоты, к которой добавляют немного глиоксиловой кислоты. Смесь слегка нагревают до растворения образующегося осадка. Охлаждают пробирку со смесью, а затем, сильно наклонив ее, осторожно, по стенке приливают 1 мл концентрированной серной кислоты так, чтобы обе жидкости не смешивались. При стоянии на границе двух жидкостей получается красно-фиолетовое кольцо. Окраска возникает за счет реакции триптофана с глиоксиловой кислотой, всегда присутствующей в уксусной кислоте в виде примеси.
Триптофан в этой реакции конденсируется с формальдегидом, выделяющимся из глиоксиловой кислоты под воздействием концентрированной серной кислоты:
Продукт конденсации окисляется до бис-2-триптофанилкар-бинола:
Последний в присутствии минеральных кислот образует окрашенные в сине-фиолетовый цвет соли (явление галохромии).
Работа 2. Качественные реакции
на присутствие ферментов
Оборудование и реактивы: ступка с пестиком, пробирки химические, баня водяная, пипетки на 1, 2 и 5 мл, воронка Бюхнера, терка, пероксид водорода (0,5%-ный и 2%-ный), пирогаллол (1%-ный), марля, пластинка стеклянная, колба коническая на 100 мл, цилиндр мерный на 50 мл, 1%-ный раствор мочевины и тиомочевины, 0,02%-ный раствор спиртовой фенолфталеина, клейстер крахмальный (1%-ный), йод (1%-ный) в йодиде калия (3%-ном), фелингова жидкость.
Материалы: картофель сырой, арбузные семечки, разбавленная слюна (рот ополаскивают 2-3 раза водой для удаления остатков пищи, отмеряют цилиндром 50 мл дистиллированной воды и ополаскивают ею рот в течение 3 - 5 мин. в несколько приемов. Собранную жидкость - примерно 50 - 60 мл - фильтруют через вату и фильтрат используют для работы).
Ход работы
1. Открытие уреазы в арбузных семечках. 2 арбузных семечка очищают от кожуры и растирают в ступке с 5 мл воды. В опыте затем используют полученную суспензию уреазы.
В две пробирки наливают по 2 мл суспензии уреазы. Затем в одну пробирку приливают 2 мл раствора мочевины, а в другую - 2 мл раствора тиомочевины. В обе пробирки добавляют по 3 - 4 капли раствора фенолфталеина. Содержимое пробирок перемешивают и оставляют стоять при комнатной температуре на 10 - 15 минут. Наблюдайте, что происходит в пробирках. Запишите уравнение реакции, сделайте вывод.
2. Открытие амилазы в слюне. В две пробирки наливают по 3 мл картофельного клейстера и в одну из них - 3 мл воды, а в другую - 3 мл раствора слюны. Обе пробирки одновременно помещают в водяную баню при 400С. Через 1 минуту от каждой смеси отбирают с помощью стеклянной палочки по капле жидкости и смешивают их по отдельности с каплей йода, заранее нанесенной на пластинку. Повторяют взятие проб через 2, 4, 6 и 8 минут. Окраска с йодом проб из пробирки, содержащей слюну, меняется от синей к сине-фиолетовой, буро-красной, красной и, наконец, желтой.
К содержимому пробирки со слюной добавляют 1 - 2 мл фелинговой жидкости и смесь нагревают до начала кипения. Образуется красный осадок оксида меди (I) за счет восстановления гидроксида меди (II) образовавшимися мальтозой и низкомолекулярными декстринами. Контрольная проба в тех же условиях не восстанавливает гидроксид меди (II) в оксид меди (I).
3. Открытие пероксидазы (донор: Н2О2 - оксидоредуктаза; КФ 1.11.1.7) в картофеле. Картофель натирают на терке. Небольшое его количество, не отжимая, переносят в пробирку, добавляют 1 - 2 мл 1%-ного раствора пирогаллола и 2-3 капли 2%-ного раствора пероксида водорода. При стоянии выпадает желто-бурый осадок пурпурогаллина. Образование пурпурогаллина выражает следующая схема:
Многократное дегидрирование (окисление) пирогаллола и ряда промежуточных продуктов на пути к пурпурогаллину осуществляется с участием пероксидазы, каждый раз передающей снятые атомы водорода на пероксид водорода.
Сделайте вывод о классе, подклассе обнаруженных ферментов, субстратах и продуктах реакций. Сравните ферменты, относящиеся к классу гидролаз, по субстратной специфичности.
Работа 3. Качественные реакции на углеводы
Оборудование, реактивы: пипетки на 1, 2 и 5 мл; пробирки химические; баня водяная; 1-нафтол (10%-ный спиртовой); серная кислота (конц.); гидроксид натрия (10%-ный); сульфат меди (5%-ный); реактив Фелинга; реактив Селиванова; раствор Люголя.
Материалы: глюкоза, мальтоза, сахароза, фруктоза, крахмал, гликоген (1%-ные растворы).
Ход работы
1. Реакция Подобедова - Молиша с 1-нафтолом (на углеводы). В пробирку берут 1 мл испытуемого раствора или крупинку твердого вещества, растворенного в 1 мл воды, добавляют 2 капли 10%-ного спиртового раствора 1-нафтола и по стенке пробирки приливают осторожно, без встряхивания, 2 мл конц. серной кислоты. Серная кислота опускается на дно пробирки, на границе двух жидкостей образуется кольцо красно-фиолетового цвета. Фурфурол и 5-оксиметилфурфурол, образующиеся из углеводов под действием серной кислоты, конденсируясь с двумя молями сульфинированного 1-нафтола, дают триарилметановый хромоген, который окисляется серной кислотой в окрашенное хиноидное соединение.
2. Реакция Троммера. В пробирку наливают 1 - 2 мл раствора глюкозы и равный объем 10%-ного раствора гидроксида натрия. К смеси прибавляют при встряхивании по каплям 5%-ный раствор сульфата меди (II). Осторожно нагревают верхнюю часть содержимого пробирки. Появляется желтое окрашивание - гидроксид меди (I), переходящее в красное - оксид меди (I), что указывает на положительную реакцию Троммера:
Реакцию Троммера проделывают с растворами мальтозы, сахарозы и крахмала.
Избыток медной соли маскирует реакцию, так как гидроксид меди (II) при нагревании теряет воду и дает черный осадок оксида меди (II).
В выводе укажите, для каких углеводов проба Троммера положительна, и с чем это связано.
3. Реакция с фелинговой жидкостью. Нередко пользуются так называемой фелинговой жидкостью, в которой ион меди в степени окисления +2 находится в виде комплексного соединения с тартратами. Механизм реакции редуцирующих углеводов с фелинговой жидкостью такой же, как и реакции Томмера. Преимущество фелинговой жидкости: медь при избытке реактива не выпадает в виде оксида меди (II).
К 1 - 2 мл раствора глюкозы приливают равный объем фелинговой жидкости и смесь нагревают до начинающегося кипения. Образуется красный осадок оксида меди (I).
Проделывают реакцию фелинговой жидкости с растворами мальтозы, сахарозы и крахмала. Какие
4. Реакция Селиванова на кетозы. При нагревании фруктозы (и других кетогексоз) с соляной кислотой образуется оксиметилфурфурол, который с резорцином образует соединение, окрашенное в вишнево-красный цвет.
Альдозы также дают эту реакцию, но она протекает медленнее и в особых условиях (температура и кислотность среды).
В две пробирки наливают по 3 мл раствора Селиванова, в одну из них прибавляют 3 капли раствора глюкозы, в другую 3 капли раствора фруктозы. Обе пробирки помещают в водяную баню, нагретую до 800С, и держат в ней 8 мин. За это время в пробирке с фруктозой появляется красное окрашивание.
5. Реакция крахмала и гликогена с йодом. К 1 - 2 мл раствора крахмала прибавляют 1 - 2 капли раствора Люголя. Раствор окрашивается в синий цвет.
Во 2-ю пробирку наливают 1-2 мл раствора гликогена, добавляют 1 - 2 капли раствора Люголя, перемешивают, появляется красно-бурое окрашивание.
Различия в цвете комплексов йод-крахмала и йод-гликогена свидетельствует о различии структур крахмала и гликогена.
| |
Работа 4. Характерные реакции на липиды
Оборудование, реактивы: баня водяная; пробирки; пипетки на 1, 2 и 5 мл; фарфоровые чашки; пробирки широкие с пробками, в которые вставлены воздушные холодильники; петролейный эфир; бензин; хлороформ; четыреххлористый углерод; спирт; эфир; едкий калий (5%-ный); раствор куриного белка; раствор мыла; карбонат натрия (5%-ный); спиртовой раствор едкого калия; соляная кислота (конц.); хлористый кальций (5%-ный раствор); свинец уксуснокислый (10%-ный раствор); бисульфат калия (крист.); натрий хлористый (крист.); фенолфталеин.
Материалы: масло растительное, масло сливочное.
Ход работы
1. Растворимость жиров. В 8 пробирок поместить по 1 - 2 капли подсолнечного масла, после чего прибавить в них последовательно по 2 - 3 мл растворителя: в первую - дистиллированную воду, во вторую - петролейный эфир, в третью - бензин, в четвертую - хлороформ, в пятую - четыреххлористый углерод, в шестую и седьмую - спирт, в восьмую - эфир. Взбалтыванием хорошо перемешать содержимое каждой пробирки, шестую или седьмую нагреть. Записать, какие из испытанных веществ являются растворителями жиров.
2. Эмульгирование жиров. Жиры при взбалтывании с водой образуют эмульсию, представляющую собой дисперсную систему, в которой мелкие капли жира взвешены в воде. Эмульсия масла в воде неустойчива, в спокойном состоянии наступает быстрое расслаивание, мелкие капли жира в процессе столкновения друг с другом соединяются в более крупные, переходящие далее в слой масла на поверхности воды. Чтобы придать стойкость эмульсии в воде. Необходимо введение ряда веществ, способных в результате адсорбции на поверхности шарика эмульгированного вещества уменьшить поверхностное натяжение масла, в результате чего происходит снижение поверхностной энергии и эмульсия приобретает устойчивость. Вещества, снижающие поверхностную энергию, называются эмульгаторами. Склонность некоторых веществ к образованию эмульсий важна как в биологическом, так и народнохозяйственном отношении.
К числу природных эмульсий относятся молоко, лимфа, латекс (каучуки). Вещества, находящиеся в организмах животных и растений, свободно перемещаются совместно с током жидкости. Жиры, находящиеся в кишечнике в виде эмульсий, характеризуются большой поверхностью, способствующей более энергичному воздействию на них ферментов.
Взять в 5 пробирок по равному количеству подсолнечного масла (4 - 5 капель), прилить в первую из них 5 мл дистиллированной воды, а в остальные прилить по 5 мл: во вторую - 5%-ный раствор КОН, в третью - 5%-ный раствор соды, в четвертую - раствор мыла, в пятую - раствор белка. Содержимое пробирок сильно встряхнуть и наблюдать степень стойкости возникших эмульсий во взятых пробирках. Результаты наблюдений занести в журнал.
3. Омыление жиров. Жиры в присутствии щелочи подвергаются гидролизу, при этом образуется мыло и глицерин:
В широкую пробирку с 0,5 - 1 г масла прилить 5 мл спиртового раствора КОН. Содержимое перемешать, закрыть пробирку пробкой, в которую вставлен воздушный холодильник, и нагревать в течение 30 мин. После гидролиза содержимое пробирки перелить в фарфоровую чашку, прибавить 10 мл дистиллированной воды и осторожно нагреть для удаления спирта.
4. Реакции свободных жирных кислот.
Содержимое фарфоровой чашки разделить на 3 части (по 2-3 мл в каждую из 3-х пробирок.
- Образование нерастворимых кальциевых солей: в пробирку с 2 - 3 каплями калийного мыла (ранее отлитого в пробирку из фарфоровой чашки) прилить 5%-ный раствор хлорида кальция, образуются нерастворимые в воде кальциевые мыла жирных кислот (написать уравнение реакции).
- Высаливание мыла: в другую пробирку с 2 - 3 мл раствора мыла прибавить порошок хлористого натрия, происходит осаждение - высаливание мыла.
- Образование свинцового пластыря: в третью пробирку с 3 мл раствора мыла прилить несколько капель 10%-ного раствора ацетата свинца. Образуется осадок, который при нагревании делается вязким (свинцовый пластырь).
5. Акролеиновая реакция. Эта реакция используется с целью доказательства наличия в жирах глицерина, который при нагревании разлагается с образованием акролеина (акрилового альдегида).
Взять в пробирку 2 - 3 капли масла, прибавить кристаллик бисульфата калия и нагреть, при этом образуется акролеин в виде белого пара с характерным резким запахом горелого сала.
Работа 5. Распределительная хроматография аминокислот на бумаге
В настоящее время метод хроматографии является одним из наиболее простых, быстрых и точных методов анализа сложных смесей веществ. Он основан на различиях в скорости переноса растворенных веществ в системе двух фаз, одна из которых подвижна.
При хроматографии на бумаге неподвижной фазой является сорбированная на поверхности бумаги вода, а подвижной – смесь различных органических растворителей, насыщенных водой. Разделение веществ методом хроматографии на бумаге происходит в том случае, если эти вещества существенно отличаются по своей растворимости в обеих жидких фазах. Метод распределительной хроматографии аминокислот на бумаге заключается в том, что каплю смеси аминокислот наносят на стартовую линию хроматографической бумаги, конец которой опускают в смесь органических растворителей. Чем меньше растворимость аминокислот в воде и чем больше их растворимость в органическом растворителе, тем быстрее они движутся за фронтом органического растворителя. Положение аминокислот на бумаге можно обнаружить при помощи цветной реакции с нингидрином.
Подвижность веществ при хроматографии на бумаге характеризуют с помощью коэффициента скорости движения (Rf), представляющего собой отношение расстояния (мм), пройденного веществом от линии старта, к расстоянию, пройденному фронтом растворителя.
расстояние, пройденное веществом
Rf = ---------------------------------------------------------
расстояние, пройденное растворителем
Расстояние, пройденное аминокислотой, измеряют от места ее нанесения до середины пятна. Rf является характерной величиной для каждой аминокислоты и постоянен при данных условиях.
Оборудование, реактивы: сушильный шкаф, электрическая плитка, капиллярные пипетки, кювета, бутанол, уксусная кислота, вода в соотношении 40:10:50, 0.5%-ный раствор нингидрина в ацетоне, смесь аминокислот.
Ход работы
Для проведения анализа берут полоску хроматографической бумаги шириной 1.5 и длиной 12-14 см. Смесь аминокислот (глицина и лейцина) наносят в виде точки на стартовую линию, проведенную простым карандашом на расстоянии 1 см от короткого края бумаги. Растворы аминокислот наносят специальными капиллярными пипетками, не допуская расплывания нанесенного раствора до пятна размером более 0.2 мм.
В пробирку, служащую хроматографической камерой, наливают 1 мл верхнего слоя растворителя и закрывают пробирку пробкой. Полоску хроматографической бумаги с нанесенными аминокислотами осторожно помещают в пробирку с растворителем, следя за тем, чтобы растворитель был ниже линии старта. Укрепляют хроматограмму в пробирке, которую ставят в штатив под тягой. Процесс хроматографирования длится 1-1.2 часа. По окончании указанного срока отмечают на хроматограмме фронт растворителя и высушивают ее над плиткой. Затем хроматограмму проявляют 0.5%-ным раствором нингидрина в ацетоне. После испарения ацетона при комнатной температуре хроматограммы прогревают в термостате при 60оС или над плиткой до появления пятен аминокислот. Отмечают расположение аминокислот, вычисляют их Rf-индексы.
ВОПРОСЫ К КОНТРОЛЬНЫМ РАБОТАМ
1.Напишите формулу пептида, отметьте пептидные связи. В какой области значений рН находится изоэлектрическая точка данного пептида и почему?
Определите суммарный заряд пептида и его поведение в электрическом поле: а) в слабокислой; б) в слабощелочной среде:
1. ала-гис-вал-про,
2. асн-тре-лиз-иле,
3. гли-глу-три-гис,
4. сер-глн-про-арг,
5. лей-лиз-цис-фен,
6. тре-гис-гли-асн,
7. три-про-асн-ала,
8. вал-арг-глн-гли,
9. лиз-сер-иле-тре,
10. цис-ала-фен-глу.
2.Охарактеризуйте структуру белка, нуклеиновой кислоты. Укажите
тип связей, стабилизирующих данную структуру.
1. Вторичная структура белков.
2. Третичная структура белков.
3. Четвертичная структура белков (на примере гемоглобина).
4. Вторичная структура ДНК.
5. Вторичная структура РНК. т-РНК, ее функциональные центры.
6. Третичная структура нуклеиновых кислот. Понятие о хроматине, хромосоме.
3.Напишите формулы следующих соединений:
1. дезоксиаденозин, ГМФ;
2. цитидин, аденозиндифосфат;
3. тимидин, ЦМФ;
4. АТФ, уридин;
5. гуанозин, тимидинмонофосфат;
6. олигонуклеотид А-Т-Ц;
7. фрагмент нуклеиновой кислоты -Г-Ц-У-;
8. олигонуклеотид У-Ц-А-Г;
9. фрагмент нуклеиновой кислоты -Г-А-Т-;
10. комплементарных азотистых оснований (попарно), изобразите схематично водородные связи между ними.
Определите класс каждого соединения (если не указан в задании). Для олигонуклеотидов, фрагментов нуклеиновых кислот составьте комплементарную последовательность нуклеотидов и запишите ее схематично.
4.Напишите уравнения следующих химических реакций, определите классы ферментов, их катализирующих, укажите названия этих ферментов по систематической номенклатуре:
1. аспартат + a-кетоглутарат = ЩУК + глутамат;
2. реакция переаминирования с участием фенилаланина и a-кетоглутарата;
3. аспарагин + H2О = аспартат + NH3;
4. глюкоза = галактоза;
5. аспартат + АТФ + NH3 = аспарагин + АДФ + Ф;
6. лактат + НАД+ = пируват + НАДН·Н+;
7. глюкоза + АТФ = глюкозо-6-фосфат + АДФ;
8. АТФ + глицерин = АДФ + глицерофосфат;
9. пируват + СО2 + АТФ = оксалоацетат + АДФ + Ф;
10. реакция дезаминирования аденина.
5.Обмен нуклеиновых кислот и белков.
1. Распад нуклеиновых кислот под действием нуклеаз: классификация, примеры нуклеаз.
2. Уравнения реакций распада уридинмонофосфота до уридина.
3. Уравнение реакции дезаминирования цитозина. Как протекает распад полученного соединения в организме человека?
4. Распад пуриновых азотистых оснований на примере аденина. Каков конечный продукт распада пуриновых оснований у человека?
5. Для чего нужен орнитиновый цикл? Приведите его схему.
6. Репликация: значение, механизм. Перечислите ферменты, участвующие в репликации. Какова их роль?
7. Транскрипция: значение, механизм.
8. Уравнения реакций окислительного дезаминирования глутамата, переаминирования с участием аспартата и пирувата.
9. Реакции распада аминокислот по карбоксильной группе и по радикалу на примере аспартата.
10. Процесс активирования аминокислот: значение, механизм.
6.Генетический код и его особенности.
1. Пользуясь таблицей «Биохимический код наследственности» определите, какой фрагмент белка зашифрован в следующем фрегменте нуклеиновой кислоты:
а) -ТТАГЦГАЦЦ-,
б) -ГАЦЦУАААГ-,
в) -ГТГЦААТТЦ-,
г) -ЦГАУАЦУАГ.
2. Определите, какую аминокислоту принесет на рибосому т-РНК с антикодоном а) ЦЦЦ, б) УУЦ, в) ААГ?
3. Что такое вырожденность (избыточность) генетического кода? Перечислите триплеты, кодирующие аминокислоту а) аргинин, б) лизин, в) аланин.
7.Распад поли- и олигосахаридов. Анаэробный распад углеводов.
1. Приведите общую формулу крахмала. Какие ферменты принимают участие в его гидролизе? Как протекает процесс гидролиза крахмала в организме человека?
2. Как протекает гидролиз целлюлозы? Возможен ли этот процесс в организме человека и почему?
3. Фосфоролиз гликогена.
4. Напишите уравнение реакции гидролиза сахарозы. Сколько молекул АТФ может образоваться при распада 1 молекулы сахарозы в анаэробных условиях, как вы это определили?
5. Анаэробный гликолиз: значение, механизм. Напишите уравнение одной из реакций гликолиза, сопровождающейся синтезом АТФ. Какой механизм синтеза АТФ здесь имеет место?
6. Сколько молекул АТФ образуется в процессе гликогенолиза и почему? Приведите уравнения реакций, отличающих гликогенолиз от анаэробного гликолиза.
7. Напишите уравнения трех реакций, в ходе которых может синтезироваться глюкозо-6-фосфат. Назовите ферменты, принимающие в них участие.
8. Сколько молекул АТФ образуется в процессе спиртового брожения из молекулы глюкозы и почему? Каков механизм синтеза АТФ? Напишите уравнения реакций, отличающих спиртовое брожение от гликолиза.
8.Дыхание.
1. Окислительное декарбоксилирование пирувата: схема, локализация в клетке.
2. Цикл Кребса и его значение.
3. Дыхательная цепь ферментов.
4. Рассчитайте, сколько молекул АТФ образуется:
а) при полном окислении одной молекулы глюкозы,
б) в результате одного оборота цикла Кребса,
в) при распаде одной молекулы пирувата до СО2 и H2О.
Приведите расчеты.
5. Окислительное фосфорилирование. Гипотеза Митчелла.
6. Электрохимический потенциал ионов водорода и его значение.
9.Липиды.
1. Напишите формулы одного простого и одного смешанного жира.
2. Напишите уравнение реакции гидролиза а) трипальмитина, б)пальмитодистеарина, в) пальмитостеароолеина. Укажите, является жир простым или смешанным.
3. Гидролиз жиров в желудочно-кишечном тракте позвоночных.
4. Приведите примеры растительных и животных жиров. В чем их отличие (по составу, свойствам)?
5. Напишите уравнения реакций распада молекулы глицерина до глицеральдегид-3-фосфата, назовите промежуточные соединения, определите классы ферментов, катализирующих эти реакции.
6. Распад высших жирных кислот (b-окисление) на примере пальмитиновой кислоты.
7. Рассчитайте энергетический эффект полного окисления одной молекулы: а) глицерина, б) стеариновой кислоты, в) трипальмитина.
10. 1. Напишите формулы оптических изомеров цистеина.
2. Напишите в двух таутамерных формах (лактимной и лактамной) каждое из азотистых оснований: урацил, тимин, цитозин, аденин, гуанин.
3. Химическая природа ферментов. Витамины как коферменты (примеры).
4. Что представляет собой биологическая мембрана по составу и структуре?
5. Рибосома: биологическая роль, химический состав, строение.
6. Охарактеризуйте основные механизмы биосинтеза АТФ.
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1. Химический состав живых организмов.
2. Белки: функции, химический состав.
Аминокислоты, их классификация.
3. Свойства белков. Понятие об изоэлектрической точке белка.
4. Структура белков.
5. Ферменты: химическая природа, функциональные центры, отличие от неорганических катализаторов.
6. Механизм ферментативного катализа.
7. Свойства ферментов.
8. Номенклатура и классификация ферментов.
9. Нуклеиновые кислоты: состав, строение, функции.
10. Структура нуклеиновых кислот.
11. Распад нуклеиновых кислот, нуклеотидов, азотистых оснований.
12. Репликация ДНК: значение, механизм.
13. Транскрипция: значение, механизм.
14. Гидролиз белков в желудочно-кишечном тракте позвоночных.
15. Пути распада аминокислот.
16. Биосинтез белка: общая характеристика, основные этапы.
17. Механизм сборки полипептидной цепи.
18. Теория кодирования в белковом синтезе. Характерные особенности генетического кода.
19. Обмен углеводов: значение, пути распада и синтеза.
20. Распад поли- и олигосахаридов. Гидролиз и фосфоролиз.
21. Анаэробный гликолиз: значение, молекулярный механизм, энергетический эффект.
22. Гликогенолиз. Спиртовое брожение.
23. Дыхание: значение, этапы, энергетический эффект.
24. Основные механизмы биосинтеза АТФ.
25. Липиды: классификация, функции.
26. Строение жиров. Гидролиз жиров в желудочно-кишечном тракте позвоночных.
27. Распад глицерина и высших жирных кислот.
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
АЛЬБУМИНЫ -это белки, хорошо растворимые в воде и растворах солей. Они выпадают в осадок в насыщенном растворе сульфата аммония.
АНАЭРОБНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ – процессы, идущие при недостатке или отсутствии кислорода.
БЕЛКИ – природные высокомолекулярные органические соединения, состоящие из ά-аминокислот, соединенных пептидными связями.
БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВвключает транскрипцию, активирование аминокислот и трансляцию, протекает на рибосоме.
БИОХИМИЯ – наука о молекулярной логике живого. Изучает качественный состав, количественное содержание компонентов живого, обмен веществ (метаболизм), энергообеспечение процессов жизнедеятельности, регуляцию процессов метаболизма.
БИОЭНЕРГЕТИКА – это наука, изучающая механизмы энергообеспечения живых организмов (субстратное, окислительное, фотосинтетическое фосфорилирования).
ВИТАМИНЫ – низкомолекулярные органические вещества, которые в очень низкой концентрации оказывают огромное и разнообразное биологическое действие. Главная функция витаминов состоит в том, что они входят в состав коферментов многих ферментов.
ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВ – конформация отдельных (соседних) участков полипептидной цепи. Удерживается за счет водородных связей пептидных групп.
ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ – это конформация полинуклеотидных цепей (ДНК) или цепи (РНК). Удерживается за счет водородных и гидрофобных взаимодействий между комплементарными азотистыми основаниями.
ГЕН – участок молекулы ДНК, кодирующий структуру РНК и белков.
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД (КОДОН) – триплет нуклеотидов, кодирующий одну аминокислоту в молекуле белка.
ГЕНОМ – совокупность всех генов на всех хромосомах.
ГИСТОНЫ – небольшие по размеру белки, они образуют сердцевину, на которую спирально наматывается ДНК в хроматине.
ГЛОБУЛИНЫ- это белки, не растворимые в воде, но растворимые в растворах солей. Их можно осадить 50%-ным раствором сульфата аммония, в котором альбумины растворимы.
ДЕНАТУРАЦИЯ – потеря белком (или ДНК) своих нативных свойств из-за нарушения упорядоченной пространственной структуры цепи.
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота, в состав которой входят аденин, гуанин, цитозин, тимин, дезоксирибоза и фосфорная кислота. ДНК – главный носитель генетической информации.
ДОМЕН –это обособленная область белковой молекулы, обладающая структурной и функциональной автономией.
ДЫХАНИЕ – поглощение кислорода живыми клетками. Исходным веществом обычно является глюкоза. Продуктами дыхания являются углекислый газ и эндогенная вода.
ДЫХАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ФЕРМЕНТОВ– направленный, упорядоченный поток протонов и электронов от восстановленного субстрата к кислороду. Локализована во внутренней мембране митохондрий. Конечным продуктом является эндогенная вода.
ЖИРЫ – это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. Они бывают простыми, если в их состав входят одинаковые высшие жирные кислоты и смешанными, если они разные.
ИЗОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ТОЧКА БЕЛКА – значение рН, при котором белок не имеет суммарного электрического заряда.
и-РНК (информационная РНК) – переносит генетическую информацию от ДНК на рибосому, к месту синтеза белка.
КЛАССИФИКАЦИЯ ά - аминокислот: 1. По характеру радикалов 20 аминокислот делятся на 9 групп. 2. По взаимодействию радикалов аминокислот с водой при pH=7 они делятся на гидрофобные (8 аминокислот: ала, вал, лей, иле, мет, про, три, фен) и гидрофильные - 12 аминокислот, которые подразделяются на положительно заряженые (арг, лиз, гис), отрицательно заряженые (асп, глу), полярные не заряженые (гли, сер, тре, асн, глн, цис, тир). 3. По способности синтезироваться в организме их делят на заменимые и незаменимые (у большинства животных незаменимыми являются вал, лей, иле, фен, три, мет, лиз, тре, гис).
КОДОН (ТРИПЛЕТ) – три нуклеотида ДНК или и-РНК, которые кодируют определенную аминокислоту в белке.
КОМПЛЕМЕНТАРНЫЕазотистые основания дополняют друг друга по структуре. А и Т (У) образуют друг с другом 2 водородные связи, а Г и Ц – 3 водородные связи. Принцип комплементарности обеспечивает хранение генетической информации, ее воспроизведение (репликацию) и реализацию (транскрипция и трансляция).
ЛИПИДЫ – это нерастворимые в воде органические соединения, разнообразные по химическому строению и структуре. В их состав входят спирты, жирные кислоты, а также, в состав сложных липидов, фосфорная кислота, азотистые соединения, углеводы и др. Основными представителями липидов являются жиры.
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ состоит в снижении энергии активации реакции, которую они ускоряют.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ – наука, изучающая связь между структурой и функцией важнейших биомолекул: белков и нуклеиновых кислот, а также их надмолекулярные комплексы (рибосома, хроматин).
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ –это природныевысокомолекулярные органические соединения, состоящие из нуклеотидов. При полном гидролизе они распадаются на пуриновые и пиримидиновые азотистые основания, пентозу (рибозу или дезоксирибозу) и фосфорную кислоту.
ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ– основной путь превращения аммиака в мочевину. Открыт Г. Кребсом и К. Хенселайтом в 1932 году.
ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВ – порядок чередования аминокислотных остатков в молекуле белка. Удерживается за счет прочных ковалентных пептидных связей.
ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ – это порядок чередования нуклеотидов в полинуклеотидных цепях. Удерживается за счет прочных ковалентных сложноэфирных связей.
ПЛАЗМИДА – сравнительно небольшая молекула ДНК у бактерий, кольцевой формы. Она способна к автономной репликации. Используется в качестве вектора в генной инженерии.
ПРАЙМЕР- небольшая цепь из рибонуклеотидов. Служит затравкой при инициации репликации ДНК.
ПРОМОТОР- участок ДНК, который обычно предшествует гену и регулирует его активную работу.
ПРОТЕОЛИЗ– гидролиз белков. Может быть частичным (до пептидов) или полным (до аминокислот). Частичный гидролиз ускоряется пепсином, трипсином, химотрипсином, а полный – карбоксипептидазой, лейцинаминопептидазой.
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК – удвоение ДНК или синтез дочерних цепей на исходной матрице ДНК. Обеспечивает передачу генетической информации материнской клетки дочерним.
РЕНАТУРАЦИЯ – возвращение белку или ДНК их природных свойств.
РЕКОМБИНАНТНАЯ ДНК – ДНК, образованная путем объединения in vitro двух или более фрагментов ДНК, выделенных из любых источников.
РЕКОМБИНАЦИЯ ДНК- конструирование in vitro функционально активных генетических структур.
РЕПРЕССИЯ ГЕНА – подавление его активности, чаще всего на стадии транскрипции с помощью белка- репрессора.
РЕСТРИКТАЗЫ – ферменты класса гидролаз, обладающие высокой специфичностью. В генетической инженерии используются как «молекулярные ножницы», позволяющие вырезать определенный фрагмент ДНК.
РЕТРОВИРУСЫ – РНК-содержащие вирусы. Имеют в своем составе фермент ревертазу для обратного синтеза ДНК на матрице РНК.
РИБОСОМА –молекулярная машина для синтеза белка.
РНК – рибонуклеиновая кислота. Состоит из аденина, гуанина, цитозина, урацила, рибозы, фосфорной кислоты. В клетках живых организмов существует три вида РНК: транспортные (т-РНК), информационные (и-РНК) и рибосомальные (р-РНК).
р – РНК – рибосомальные РНК, основа структуры рибосом.
САЙТ – небольшой участок ДНК (например, промотор).
СВОЙСТВА ФЕРМЕНТОВ: специфичность, наличие температурного оптимума и оптимума рН, а также влияние на ферменты активаторов и ингибиторов.
СПЕЦИФИЧНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ. Различают специфичность ферментов по отношению к субстрату и специфичность действия.
СУБСТРАТ– это химическое соединение, на которое действует фермент.
ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ – окисление органических веществ кислородом. Основная функция – запасание энергии. Аэробные клетки получают большую часть энергии за счет дыхания. Включает 4 этапа: аэробный гликолиз, окислительное декарбоксилирование пирувата, цикл Кребса и дыхательную цепь ферментов.
ТРАНСКРИПЦИЯ – синтез РНК на матрице ДНК.
Т-РНК– транспортная РНК. Переносит аминокислоту к месту белкового синтеза и, имея антикодон, участвует в трансляции.
ТРАНСЛЯЦИЯ– сборка полипептидной цепи на рибосоме.
ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВ - это конформация полипептидной цепа в трехмерном пространстве. Она обусловлена взаимодействием радикалов аминокислот с водой и друг с другом. Удерживается в основном за счет водородных, ионных связей и гидрофобных взаимодействий между радикалами аминокислот.
ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ– это конформация в трехмерном пространстве цепей ДНК или цепи РНК.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ: анаэробного гликолиза - 2 АТФ; гликогенолиза – 3 АТФ; спиртового брожения – 2 АТФ; дыхания – 38 АТФ; цикла Кребса - 12 АТФ; окисления глицерина - 22 АТФ; одного акта β - окисления – 5 АТФ.
ФАГ – вирус бактерий. Как правило, содержит только одну нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК), упакованную в белковую оболочку.
ФЕРМЕНТЫ – это биокатализаторы, имеют белковую природу, характеризуются исключительной специфичностью, обладают высокой каталитической активностью, универсальностью для биохимических реакций.
Ферменты, как и неорганические катализаторы, не создают реакции, а ускоряют существующие, возможные по термодинамическим законам. Ферменты одинаково ускоряют обратимые реакции в обоих направлениях, но не смещают их равновесие. Добавление фермента ускоряет достижение равновесия.
ФОТОСИНТЕЗ– процесс, идущий с использованием световой энергии. Конечными продуктами фотосинтеза у высших растений являются крахмал, целлюлоза и сахароза. При фотосинтезе у растений выделяется кислород в космических масштабах, поглощается энергия солнца, на световой стадии образуется АТФ, а потом в темновой стадии она преобразуется в энергию химических связей углеводов.
ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ -синтез АТФ из АДФ и Ф. Бывает: субстратное фосфорилирование (в основном в анаэробных условиях); окислительное фосфорилирование (в процессе дыхания); фотосинтетическое фосфорилирование (в процессе фотосинтеза).
ФУНКЦИИ БЕЛКОВ: каталитическая (белки-ферменты), транспортная (гемоглобин), регуляторная (гормон инсулин), защитная (иммуноглобулины), двигательная (актин и миозин обеспечивают работу мышц), структурная (кератины волос, ногтей), рецепторная (родопсин) и др.
ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ: структурная (компоненты биологических мембран), энергетическая («клеточное топливо»), запасающая (жировая ткань), защитная (жир – термоизоляция, механическая защита, воск на листьях, плодах – защита от инфекций, потери влаги).
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЦЕНТРЫ ФЕРМЕНТОВ. Различают активный и аллостерический центры ферментов. Активный центр, в свою очередь, состоит из каталитического (например, кофермента) и субстратного центров. Субстратный центр является местом связывания субстрата. Аллостерический центр – это участок фермента, к которому присодиняются вещества, изменяющие его конформацию.
ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ФЕРМЕНТОВ. Подавляющее число ферментов – белки. Это обычные глобулярные белки, молекулярная масса которых колеблется от 10-12 тысяч до 1 млн. дальтон. Многие ферменты имеют четвертичную структуру, то есть состоят из нескольких субъединиц. По строению ферменты могут быть простыми белками (состоят только из аминокислот) и сложными белками, когда с белковой частью связаны низкомолекулярные соединения (добавочная группа или кофактор). При этом кофактор, прочно связанный с белком и не способный к самостоятельному существованию, называется простетической группой. Когда добавочная группа не прочно связана с белком и способна к самостоятельному существованию, ее называют коферментом. Пример простетической группы – гем у цитохромов, а коферментами могут быть витамины и их производные, металлы и металлсодержащие компоненты, липоевая кислота, глутатион и некоторые другие вещества.
ЦИКЛ КРЕБСА– 8 ферментативных реакций, замкнутых в цикл. Локализован в матриксе митохондрий. Главная функция состоит в образовании двух молекул углекислого газа и четырех пар атомов водорода в виде 3 НАДН·Н+ и 1 ФАД·Н 2 .
ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВ – это способ соединения и пространственной укладки относительно друг друга отдельных полипептидных цепей. Удерживается за счет слабых взаимодействий между радикалами аминокислот в контактных участках полипептидных цепей.
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА- активная работа гена, то есть реализация генетической информации. Состоит из двух процессов: транскрипции и трансляции.
СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
АМИНОКИСЛОТЫ
 | Глицин | Гли | |
 | Аланин | Ала | |
 | Валин | Вал | |
 | Лейцин | Лей | |
 | Изолейцин | Иле | |
 | Цистеин | Цис | |
 | Метионин | Мет | |
 | Серин | Сер | |
 | Треонин | Тре | |
 | Аспартат | Асп | |
 | Глутамат | Глу | |
 | Аспарагин | Асн | |
 | Глутамин | Глн | |
 | Лизин | Лиз | |
 | Аргинин | Арг | |
 | Фенилаланин | Фен | |
 | Тирозин | Тир | |
 | Гистидин | Гис | |
 | Триптофан | Три | |
 | Пролин | Про |
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Компоненты: 1. азотистые основания (5),
2. углевод (рибоза или дезоксирибоза),
3. фосфорная кислота
Азотистые основания
Пиримидиновые азотистые основания
Урацил (У) Тимин (Т) Цитозин (Ц)
Пуриновые азотистые основания
Аденин (А) Гуанин (Г)
Для каждого из азотистых оснований (за исключением аденина) характерна лактим-лактамная таутомерия. В состав нуклеозидов, нуклеотидов, нуклеионовых кислот они входят в лактамной форме.
Углеводы (пентозы)
b-рибоза b-дезоксирибоза
Нуклеозид = азотистое основание + пентоза
| Номенклатура нуклеозидов | |
| Азотистое основание | Название Нуклеотида |
| Урацил | Уридин |
| Тимин | Тимидин |
| Цитозин | Цитидин |
| Аденин | Аденозин |
| Гуанин | Гуанозин |
Уридин
Приставка «дезокси» обозначает, что вместо рибозы в нуклеозиде (нуклеотиде) содержится дезоксирибоза (если в составе нуклеозида - тимин, приставка «дезокси» не требуется, поскольку с тимином всегда соединена дезоксирибоза)
Нуклеотид = азотистое основание + пентоза + фосфат
Аденозинмонофосфат (АМФ)
Состав нуклеиновых кислот
| ДНК | РНК | |
| Азотистые основания | А, Г, Ц, Т | А, Г, Ц, У |
| Углевод (пентоза) | рибоза | Дезоксирибоза |
| Фосфат | + | + |
Нуклеиновые кислоты состоят из нуклеозидмонофосфатов, соединенных 3-5-фосфодиэфирными связями. Ниже представлена формула фрагмента РНК -У-Г-Ц-.
БИОХИМИЧЕСКИЙ КОД НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
| Второй нуклеотид | ||||
| Первый нуклеотид | Ц | Г | У | А |
| Ц |  ЦЦЦ ЦЦГ про ЦЦУ ЦЦА | ЦГЦ ЦГГ арг ЦГУ ЦГА | ЦУЦ ЦУГ лей ЦУУ ЦУА |  ЦАЦ ЦАГ гис ЦАУ ЦАА глн |
| Г | ГЦЦ ГЦГ ала ГЦУ ГЦА | ГГЦ ГГГ гли ГГУ ГГА | ГГЦ ГГГ вал ГГУ ГГА | ГАЦ ГАГ асп ГАУ ГАА глу |
| У | УЦЦ УЦГ сер УЦУ УЦА | УГЦ УГГ цис УГУ три УГА ---- | УУЦ УУГ фен УУУ УУА лей |  УАЦ УАГ тир УАУ ---- УАА ---- |
| А | АЦЦ АЦГ тре АЦУ АЦА | АГЦ АГГ сер АГУ АГА арг | АУЦ АУГ иле АУУ АУА мет | ААЦ ААГ асн ААУ ААА лиз |
АНАЭРОБНЫЕ ПУТИ РАСПАДА УГЛЕВОДОВ
| Анаэробный гликолиз | Гликогенолиз | Спиртовое Брожение | |
| Исходное вещество | Глюкоза | Гликоген | Глюкоза |
| Конечный Продукт | Лактат | Лактат | этанол + СО2 |
| Энергетический эффект | 2 АТФ | 3 АТФ | 2 АТФ |
ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ БИОСИНТЕЗА АТФ
| Субстратное фосфорилирование | Окислительное фосфорилирование | Фотосинтетическое Фосфорилирование |
| Синтез АТФ из АДФ и фосфата, при котором фосфат переносится на АДФ непосредственно с субстрата. Протекает преимущественно в анаэробных условиях, например, в окислительную стадию анаэробного гликолиза (в цитоплазме) | Синтез АТФ из АДФ и фосфата, протекающий сопряжено с транспортом протонов и электронов по дыхательной цепи ферментов (во внутренней мембране митохондрий) | Синтез АТФ из АДФ и фосфата на свету (в световую фазу фотосинтеза во внутренней мембране тилакоидов хлоропластов) |
ФЕРМЕНТЫ
Механизм ферментативного катализа
\
Рис. 1 Механизм ферментативного катализа:
Ео – энергия активации реакции без катализатора,
Ео – энергия активации реакции в присутствии катализатора,
G – разность свободной энергии реакции.
Верхняя точка кривой на графике соответствует переходному
(реакционноспособному) состоянию.
Энергия, необходимая для перехода реагирующих молекул в активированное (переходное) состояние, называется энергией активации. Фермент снижает энергию активации реакции за счет образования фермент-субстратного комплекса.