Методические указания к контрольным работам и варианты контрольных работ для студентов заочного отделения медицинского факультета специальности «Фармация» Петрозаводск

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Петрозаводский государственный университет

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Методические указания к контрольным работам и варианты контрольных работ для студентов заочного отделения медицинского факультета специальности «Фармация»

Петрозаводск

Издательство ПетрГУ

2008

Рассмотрены и утверждены к печати на заседании редакционной комиссии по отрасли науки и техники «биология» 15 мая 2008 г.

Печатаются по решению

редакционно-издательского совета

Петрозаводского государственного университета

Составители

В. В. Осташкова
, канд. биол. наук.

Н.Н. Немова
, доктор биол. наук,

Н.С. Зыкина,
канд. биол. наук.

Предисловие

Указания содержат методические материалы к контрольным работам и варианты контрольных работ для студентов заочного отделения медицинского факультета специальности «Фармация» по темам:

· «Строение, классификация и биологическая роль аминокислот»,

· «Номенклатура отдельных ферментов»,

· «Строение и биологическая роль нуклеотидов и нуклеиновых кислот»,

· «Гормоны».

Контрольные работы, как одна из форм контроля самостоятельной работы и оценки знаний студентов, проводятся в шестом и седьмом семестрах на 3 и 4 курсах специальности «Фармация» заочной формы обучения. Выполнение контрольных работ способствует более глубокому усвоению теоретического материала.

Также представлен теоретический материал по теме «Витамины», необходимый студентам для самостоятельной подготовки к устному опросу.

ТЕМА 1. Строение, классификация

и биологическая роль аминокислот

Задание:

1. Выучить предложенный теоретический материал.

2. Ознакомиться с вариантами контрольной работы по теме.

3. Выполнение контрольной работы по этой теме проводится на первом лабораторном занятии в 6 семестре (летняя сессия).

1.1. Аминокислотный состав белков

Историческая справка.

Первая аминокислота – глицин была выделена в 1820 г. методом кислотного гидролиза желатины, полностью расшифрован аминокислотный состав белков в 1938 г., когда была идентифицирована последняя аминокислота – треонин (Имеются данные, что первым был выделен аспарагин из аспарагуса в 1806 г.).

Функции аминокислот.

В настоящее время известно более 300 аминокислот, они могут выполнять разные функции:

входят в состав всех белков
– их 20, и такие аминокислоты называют стандартными, или протеиногенными
,

входят в состав только редких, или определенных, белков
(например, оксипролин, 5-оксилизин входят в состав коллагена; десмозин – в состав эластина),
входят в состав других соединений (например, b-аланин входит в состав витамина В3
, который необходим для синтеза КоА-SH),
являются промежуточными метаболитами обменных процессов (например, орнитин, цитруллин),
необходимы для синтеза биологически активных соединений, например, биогенных аминов, нейромедиаторов,
необходимы для синтеза азотсодержащих соединений (полиаминов, нуклеотидов и НК),
углеродный скелет аминокислот может использоваться для синтеза других соединений:

а) глюкозы – такие аминокислоты называются глюкогенными
(большинство из протеиногенных),

б) липидов – кетогенными
(вал, лей, иле, фен, тир),

аминокислоты могут быть источником определенных функциональных групп – сульфатной (цистеин), одноугле-родных фрагментов (метионин, глицин и серин), амино-группы (глутамин, аспарат).

Номенклатура аминокислот.

Аминокислоты – производные карбоно-вых кислот, в молекуле которых атом водорода у С, стоящего в a-положении, замещен аминогруппой. Общая формула L-изомеров аминокислот:

Отличаются аминокислоты между собой функциональными группами в боковой цепи (R). Каждая аминокислота имеет тривиальное, рациональное и сокращенное трех- или однобуквенное обозначение
, например, глицин, аминоуксусная, гли.

Тривиальное
название чаще всего связано с источником выделения или свойствами аминокислоты:

серин входит в состав фиброина шелка (от лат. serius – шелко-вистый),

· тирозин впервые выделен из сыра (от греч. tyros – сыр),

глутамин выделен из клейковины злаковых (от лат. gluten – клей),
цистин – из камней мочевого пузыря (от греч. kystis – пузырь),
аспарагиновая кислота – ростков спаржи (от лат. asparagus – спаржа),

· глицин от греч. glykos – сладкий.

Рациональное название
складывается исходя из того, что каждая аминокислота является производной соответствующей карбоновой кислоты.

Сокращенное обозначение
используют для написания аминокислотного состава и последовательности аминокислот в цепи. В биохимии чаще всего применяют тривиальное и сокращенное обозначение.

Классификация аминокислот.

Существует несколько классификаций:

1) по химической природе боковой цепи (R),

2) рациональная классификация (по степени полярности радикала, по Ленинджеру),

3) по способности синтезироваться в организме.

По химической природе боковой цепи (

R

)

все аминокислоты делятся на:

1. Ациклические (алифатические):

моноаминомонокарбоновые
(содержат 1 NH2
- и 1 СООН-группы);
моноаминодикарбоновые

(содержат 1 NH2
– и 2 СООН–группы);

диаминомонокарбоновые

(содержат 2 NH2
– и 1 СООН–группы);

диаминодикарбоновые

(содержат 2 NH2
– и 2 СООН–группы).

2. Циклические:

А) гомоциклические
(фен, тир);

Б) гетероциклические
:

аминокислоты
(гис, три);
иминокислоты
(про).

По Ленинджеру

(по способности радикала взаимодействовать с водой) все аминокислоты делят на 4 группы:

неполярные
, незаряженные (гидрофобные
) – их 8: ала, вал, лей, иле, мет, фен, три, про;
полярные
, незаряженные (гидрофильные
) – их 7: сер, тре, глн, асн, цис, тир, гли;
отрицательно-заряженные
– их 2: асп, глу;
положительно-заряженные
– их 3: гис, арг, лиз.

По способности синтезироваться в организме

аминокислоты могут быть:

· заменимыми
, которые могут синтезироваться в организме;

· незаменимыми
, которые не могут синтезироваться в орга-низме и должны поступать с пищей.

Понятие «незаменимые» относительно для каждого вида – у человека и свиней их 10 (вал, лей, иле, тре, мет, фен, три, арг, гис, лиз), у животных с четырехкамерным желудком – 2 серосодержащие (цис, мет), у птиц – 1 (гли).

Физико-химические свойства:

Растворимы в воде
(лучше растворимы положительно- и отрицательно заряженные аминокислоты, затем гидрофиль-ные,
хуже – гидрофобные).
Имеют высокую точку плавления
(обусловлено тем, что в кристаллическом виде находятся в виде биполярных ионов).
Обладают оптической активностью,
которая обусловлена наличием асимметрического атома углерода (за исключением гли). В связи с этим аминокислоты:

· существуют в виде L- и D-стереоизомеров, но в состав белков высших животных входят в основном аминокислоты L-ряда; количество стереоизомеров зависит от количества асимметрических атомов углерода и рассчитывается по формуле 2n
, где n – кол-во асимметрических атомов С;

· способны вращать плоскость поляризованного света вправо или влево; величина удельного вращения у разных аминокислот варьирует от 10 до 30о
.

4.
Амфотерные свойства
(аминокислоты, кроме гли, при физиологических значениях рН и в кристаллическом виде находятся в виде биполярных ионов). Величина рН, при которой суммарный заряд аминокислоты равен 0, называется изоэлектрической точкой. Для моноаминомонокарбоновых аминокислот она лежит в интервале 5,5-6,3, диаминомоно-карбоновых – больше 7, для дикарбоновых меньше 7.

Химические свойства
:

· кислотные свойства, обусловленные наличием карбок-сильной группы,

· основные свойства, обусловленные наличием амино-группы,

· свойства, обусловленные взаимодействием аминогруппы и карбоксильной между собой,

· свойства, обусловленные наличием функциональных групп в боковой цепи.

1.2. Строение и биологическая роль протеиногенных аминокислот

I
.
Ациклические

1. Моноаминомонокарбоновые

Глицин
(гли, аминоуксусная к-та):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная (гли ®сер®ПВК…).

3. Донор одноуглеродных фрагментов, необходимых для синтеза:

· пиррола,

· пуринсодержащих молекул (нуклеотидов, НК),

· гемсодержащих соединений (гемоглобина, хлорофилла),

· холина (и соответственно ацетилхолина – медиатора парасим-патической системы),

· синтеза креатина (креатинфосфат участвует в мышечном сокращении).

4. Необходим для синтеза трипептида – глютатиона.

Аланин
(ала, a-аминопропионовая к-та):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная (ала ® сер ®ПВК…).

Серин
(сер, a-амино-b-гидроксипропионовая к-та):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная (сер ®ПВК…).

3. Входит в состав активных центров ферментов (30%).

4. Необходим для синтеза фосфопротеинов (казеин молока).

5. Необходим для синтеза заменимой аминокислоты цис.

Цистеин
(цис, a-амино-b-тиопропионовая к-та):

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная (цис®сер®ПВК…).

3. Входит в состав активных центров ферментов.

4. Необходим для формирования 2-, 3-, и 4-тичной структуры белков, т. к. способен образовывать дисульфидные связи.

5. Содержит самую реакционно активную при физиологических условиях функциональную группу, которая легко вступает во многие реакции:

· окислительно-восстановительные (образуется цистин, глютатион),

· способен связывать тяжелые металлы – входит в состав металлотионеинов (содержит до 30% цистеина), одна молекула такого белка может связать 7 атомов Ме.

6. Является донором сульфид- и сульфат- группы и необходим для синтеза серосодержащих соединений:

· таурина (для синтеза желчных кислот),

· при декарбоксилировании образуется меркаптоэтиламин (необходим для синтеза КоА-SH).

7. Много в хрусталике глаза, применяется в медицинской практике для профилактики катаракты (в качестве препарата «Витеин» – 3¢-фосфоаденозин-5¢-фосфосульфат, в состав которого входят цистеин, глутамин и глюконат).

Треонин
( тре, a-амино-b-гидроксимасляная к-та):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная (гли ®сер ®ПВК…).

3. Необходим для синтеза фосфопротеинов.

Метионин
(мет, a-амино-g-метилтиомасляная кислота):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная (особенно много в казеине молока).

Является донором метильной группы (в виде S-аденозин-метионина), необходим для синтеза:

· холина,

· фосфолипидов (липитропный эффект) – в мед. практике назначается при токсических поражениях и жировой инфильтрации печени.

Валин
(вал, a-амино-изовалерьяновая кислота):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная.

3. Кетогенная.

Лейцин
(лей, a-амино-изокапроновая кислота):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная.

3. Кетогенная.

Изолейцин
(иле, a-амино-изокапроновая кислота):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная.

3. Кетогенная.

2. Моноаминодикарбоновые

Аспартат
(асп, аминосукцинат):

аспарагиновая аспарагин

кислота (асп) (асн)

Биологическая роль:

1. Протеиногенная, в состав белков входят и аспартат и его амид (асн).

2. Глюкогенная (асп®ЩУК…).

3. Входит в активный центр ферментов.

4. Является донором аминогруппы.

5. Необходим для синтеза пиримидиновых оснований.

6. Участвует в обезвреживании аммиака.

Глутамат
(глу, аминоглутарат):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная, в состав белков входят и глутамат и его амид (глн).

2. Глюкогенная (глу® a-кетоглутарат ®ЩУК…).

3. Входит в активный центр ферментов.

4. Является донором аминогруппы.

5. Необходим для синтеза пуриновых оснований.

6. Для синтеза трипептида глютатиона.

7. Участвует в обезвреживании аммиака.

8. При декарбоксилировании образуется g-аминомасляная кислота (оказывает тормозящее действие на ЦНС).

9. Как нейромедиатор улучшает функцию головного мозга (передача синапсов симпатической системы), содержится в сером и белом веществе головного мозга; в медицинской практике назначают при лечении заболеваний ЦНС, психических расстройствах, дистрофии мышц.

3. Диаминомонокарбоновые

Аргинин
(арг, a-амино-d-гуанидилвалерьяновая кислота):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная (особенно много в эмбриональных тканях и опухолевых клетках).

2. Основной источник образования NO, необходимого для регуляции апоптоза, деления и дифференцировки клеток.

3. Участвует в синтезе мочевины.

4. Необходим для синтеза:

· аргининфосфата (используется при мышечном сокраще-нии),

· креатинфосфата(из арг, гли и мет), необходимого для мышечного сокращения.

Лизин
(лиз, a,e-диаминокапроновая кислота):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная (глу®a-кетоглутарат®ЩУК…).

3. Из лиз образуются нестандартные аминокислоты:

· 5-гидроксилизин (для синтеза коллагена),

· N-метиллизин (в миозине),

· Десмозин (в эластине),

4. При декарбоксилировании образуется трупный яд кадаверин.

4. Диаминодикарбоновые
(цистин, лактионин)

II
. Циклические

1. Гомоциклические:

Фенилаланин
(фен, a-амино-bфенил-пропионовая кислота):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная.

3. Кетогенная.

4. Для синтеза гормонов:

· гормонов мозгового слоя надпочечников (адреналина и норадреналина),

· гормонов щитовидной железы (тироксина).

5. Для синтеза меланина.

Тирозин
(тир, a-амино-b-парагидроксифенил-пропионовая кислота):

(легко образуется из фен и выполняет те же функции).

2. Гетероциклические аминокислоты

Триптофан
(три, a-амино-b-индолил-пропионовая кислота):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Для синтеза витамина РР.

3. Для синтеза биогенных аминов:

· серотонина (медиатор ЦНС),

· триптамина (повышает АД, сужает сосуды).

Гистидин
(гис, a-амино-b-имидозолил-пропионовая кислота):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная.

2. Глюкогенная (Гис ® глу ®…).

3. Входит в активный центр ферментов.

4. Для синтеза биогенного амина (при декарбоксилировании) – гистамина (понижает давление, расширяет кровеносные сосуды).

5. Для синтеза экстрактивных веществ скелетной мышцы – карно-зина и ансерина (специфические дипептиды скелетных мышц позвоночных, участвуют в сокращении, увеличивают амплитуду сокращения мышцы после утомления).

3. Гетероциклические иминокислоты

Пролин
(про, пирролидин-a-карбоновая кислота):

Биологическая роль:

1. Протеиногенная (больше всего в коллагене).

2. Глюкогенная (Гис ® глу ®…)э

3. Дестабилизирует пространственную структуру белка, вызывая излом a-цепи).

1.3. Применение аминокислот в медицинской

и фармацевтической практике

1. В промышленности и медицине:

ежегодно производят в мире более 200 тыс. тонн амино-кислот, в основном как пищевые добавки и компоненты кормов для скота,
традиционные методы получения – ферментативный гидро-лиз, химический и ферментативный синтез,
больше всего производят лиз и глу, а также гли и мет.

2. В качестве лекарственных препаратов:

· в основном применяются мет, гис, глу и асп, а также арг, фен и цис (например, на основе ГАМК создан препарат гаммалон (аминолон), применяемый при нарушениях мозгового кровообращения после инсульта, при атеросклерозе мозговых сосудов, потере памяти),

· асп – способствует повышению потребления кислорода сердечной мышцей. В кардиологии применяют панангин – препарат, содержащий К и аспартат Mg (его применяют для лечения аритмий и ишемической болезни сердца),

· мет – назначают при отравлениях эндотоксинами, для защиты от экзотоксинов, обладает радиопротекторными свойствами, в геронтологии – в качестве профилактического средства,

· гли – как ГАМК, является медиатором торможения ЦНС. Применяют для лечения хронического алкоголизма, производный глицина – бетаин – эффективный гепатопротектор,

· вал – входит в состав комплексонов для выведения радио-нуклидов из организма.

3. В пищевой промышленности:

· для улучшения вкуса мяса, консервирования – глу,

· d-триптофан (слаще сахарозы),

· в качестве антиоксидантов в пищевой промышленности используют гли и цис, лиз – как стабилизатор витаминов,

· сладкий на вкус гли применяют при производстве приправ и безалкогольных напитков.

1.4. Примерные варианты контрольной работы по теме «Аминокислоты, классификация, структура

и биологическая роль»

Вариант 1

1. Приведите примеры гетероциклических аминокислот, производных пропионовой кислоты. Напишите их формулу, укажите название, биологическую роль.

2. Какие из перечисленных аминокислот относятся к полярным незаряженным: лейцин, глутамин, фенилаланин, треонин, валин? Напишите их формулы.

Вариант 2

1. Пролин и гидроксипролин (классификация, структура, биологическая роль).

2. Напишите формулы серосодержащих аминокислот, укажите их биологическую роль.

Вариант 3

1. Напишите формулу аминокислоты, не имеющей стереоизомеров. К какому классу по классификации Ленинджера она относится? Укажите ее биологическую роль.

2. Пирролидин-α-карбоновая кислота. Напишите ее формулу, укажите тривиальное название, классификацию и биологическую роль.

Вариант 4

1. Напишите формулу гомоциклических аминокислот. К каким классам по классификации Ленинджера они относятся? Укажите их биологическую роль.

2. Лизин (структура, классификация, номенклатура и биологическая роль).

Вариант 5

1. Напишите формулу незаменимых аминокислот с разветвленной углеродной цепочкой. К какому классу по классификации Ленинджера они относятся? Укажите их биологическую роль.

2. Напишите формулу аминоуксусной кислоты и α-амино-β-фенилпропионовой кислоты. Укажите их тривиальное название, классификацию и биологическую роль.

Вариант 6

1. Напишите формулу триптофана и серина. Укажите химическое название, классификацию и биологическую роль.

2. Напишите формулу α-амино-γ-метилтиомасляной кислоты и α-амино-изовалерьяновой кислоты. Укажите тривиальное название, биологическую роль, классификацию.

Вариант 7

1. Какие из перечисленных аминокислот (лизин, валин, глутами-новая кислота, треонин) являются гидрофобными неполярными? Напишите их формулы, укажите биологическую роль.

2. Аргинин (структура, классификация, биологическая роль).

Вариант 8

1. Из перечисленных ниже аминокислот укажите гидроксил-содержащие аминокислоты: валин, тирозин, аргинин, серин, аспарагин. Напишите, к какому классу (по всем трем классификациям) они относятся, укажите их биологическую роль.

2. α-амино-β-индолил-пропионовая кислота. Напишите ее формулу, тривиальное название, укажите биологическую роль.

Вариант 9

1. Напишите формулу аминокислоты, способной образовывать дисульфидные мостики в структуре белков. Укажите ее название, классификацию, биологическую роль.

2. Моноаминодикарбоновые кислоты и их амиды. Структура, класси-фикация и биологическая роль.

Вариант 10

1. Напишите формулу аминокислоты, не имеющей стереоизомеров. Укажите ее название, классификацию и биологическую роль.

2. Перечислите аминокислоты, которые относятся к классу неполярных, гидрофобных. Напишите формулы циклических, укажите их биологическую роль.

Вариант 11

1. Какие аминокислоты участвуют в образовании глутатиона? Напишите его формулу и формулы этих аминокислот, укажите их биологическую роль, классификацию.

2. Гистидин (структура, биологическая роль и классификация).

Вариант 12

1. Положительно заряженные аминокислоты, структура, классифи-кация и биологическая роль.

2. Аминокислота – донор метильной группы. Напишите ее формулу, укажите название и классификацию.

Вариант 13

1. Отрицательно заряженные аминокислоты, структура, классифи-кация и биологическая роль.

2. Из чего образуются в организме гистамин, триптамин и серото-нин? Напишите формулы этих аминокислот и биогенных аминов.

Вариант 14

1. Приведите примеры гетероциклических аминокислот, производ-ных пропионовой кислоты. Напишите их формулу, укажите тривиальное название, классификацию и биологическую роль.

2. Из каких аминокислот могут образовываться в организме трупные яды? Напишите формулы этих аминокислот и продуктов их декарбоксилирования.

Вариант 15

1. Пролин и гидроксипролин, структура, классификация и биоло-гическая роль.

2. Напишите формулы аминокислот, участвующих в процессах обезвреживания аммиака в организме человека и животных, укажите, к какому классу по классификации Ленинджера они относятся, их биологическая роль.

Вариант 16

1. Напишите формулу глутаминовой кислоты, валина и гистидина. К каким классам по классификации Ленинджера они относятся? Укажите их биологическую роль.

2. Какая аминокислота применяется в медицинской практике для подавления возбуждения ЦНС? Почему? Напишите формулы ее и биогенного амина, образующегося в организме из этой аминокислоты.

Вариант 17

1. Напишите формулы аминокислот, являющихся производными пропионовой кислоты и относящихся к классу полярных незаряженных. Укажите их название, биологическую роль.

2. Триптофан, структура, классификация и биологическая роль.

Вариант 18

1. Какие из перечисленных аминокислот относятся к классу положительно заряженных: лейцин, аргинин, глицин, лизин, фенилаланин? Напишите их формулу и укажите биологическую роль.

2. Тирозин, структура, классификация и биологическая роль.

Вариант 19

1. Перечислите незаменимые для человека аминокислоты. Напишите формулы циклических аминокислот из них, укажите их название, классификацию и биологическую роль.

2. Цистеин, структура, классификация и биологическая роль.

Вариант 20

1. Серосодержащая незаменимая аминокислота. Структура, классификация и биологическая роль.

2. Гомоциклические аминокислоты, структура, классификация и биологическая роль.

ТЕМА 2. Номенклатура отдельных ферментов

Задание:

Выучить предложенный теоретический материал по теме.
Просмотреть и решить все варианты контрольной работы.
Выполнить зачетную контрольную работу по этой теме на третьем лабораторном занятии в 6 семестре (летняя сессия).

2.1. Тривиальная номенклатура ферментов

Историческая справка.
Современная функциональная классификация и номенклатура ферментов предложены Международной комиссией по ферментам в 1961 г. Согласно этой классификации все ферменты подразделяются на 6 классов:

1. Оксидоредуктазы,

2. Трансферазы,

3. Гидролазы,

4. Лиазы,

5. Изомеразы,

6. Лигазы (синтетазы).

Каждый класс содержит несколько подклассов – в первом классе 17 классов, во втором – 8, третьем – 11, четвертом – 7, пятом – 6 и шестом – 5 подклассов.

Каждый фермент имеет 4-значный код, который обозначает:

· первое число – номер класса, к которому относится данный фермент,

· второе число обозначает подкласс,

· третье число – номер подподкласса,

· четвертое – порядковый номер фермента в подподклассе.

Таким образом, КФ 2.7.1.1. означает, что фермент относится к классу 2 (трансфераза), подклассу 7 (перенос фосфата) и подподклассу 1 (акцептором фосфата является спиртовая группа). Последняя цифра фермента обозначает гексокиназу, или АТФ: D-гекзсозо-6-фосфотрансферазу, т.е. фермент, катализирующий перенос фосфата с АТФ на гидроксильную группу атома углерода в шестом положении глюкозы:

На примере нескольких ферментов, рассмотрим принципы формирования тривиального (или рабочего) названия ферментов.

1. Дегидрогеназы
–
относятся к классу оксидоредуктаз (КФ 1.1.1.), катализируют:

· окислительно-восстановительные реакции, т.е. отнятия и присоединения (±) 2Н,

· фермент катализирует как прямую, так и обратную реакции ().

Название
состоит из 2 частей:

1) название субстрата, который является донором 2Н (из двух соединений выбирается то, от которого отнимается 2 атома водорода);

2) + «дегидрогеназа».

Например,
окисление сукцината в фумарат:

сукцинат фумарат

Так как в этой реакции происходит дегидрирование сукцината, фермент называется с
укцинатд
егидрог
еназой, или сокращенно СДГ.

2. Гидратазы –
относятся к классу лиаз (КФ 4.2.1.), катализируют:

· реакции гидратации и дегидратации (± Н2
О),

· фермент катализирует как прямую, так и обратную реакции ().

Название
состоит из 2 частей:

1) название субстрата, к которому присоединяется Н2
О (обычно содержит двойную связь, так как присоединение воды происходит по месту разрыва двойной связи),

2) + «гидратаза».

Например,
гидратация фумарата:

фумарат малат

Из двух соединений выбирают то, которое содержит двойную связь в углеродной цепочке (фумарат) + слово «гидратаза», следовательно, полное название фермента – фумаратгидратаза.

3. Киназы –
относятся к классу трансфераз (КФ 2.7.1), катализируют реакции фосфорилирования субстратов с затратами или образованием АТФ; все реакции, в которых участвуют киназы, практически необратимы.

Название
состоит из 2 частей:

1) название субстрата, который фосфорилируется,

2) + «киназа».

Необходимо помнить,
что глюкозу фосфорилируют
2 фермента – гексокиназа и глюкокиназа, и всегда по 6-му атому углерода,
а фруктозу и галактозу
– по 1-му,
ферменты соответственно называются фруктокиназа и галактокиназа. Гексокиназа при очень больших концентрациях фруктозы и галактозы (при патологии) может фосфорилировать эти гексозы (в норме этого не происходит), в этом случае присоединение фосфатной группы осуществляется по 6-му атому углерода.

Примеры:

1. Фосфорилирование глюкозы:

глюкоза глюкозо-6-фосфат

2. Фосфорилирование галактозы галактокиназой:

3. Фосфорилирование фруктозы фруктокиназой:

4. Изомеразы
– относятся к 5-му классу, катализируют реакции взаимопревращения различных изомеров. Рассмотрим номенклатуру некоторых подклассов изомераз – мутаз, изомераз и эпимераз. Следует помнить, что все реакции, катализируемые изомеразами, обратимы.

4.1. Мутазы
– катализируют реакции внутримолекулярного переноса заместителей (например, фосфатной группы от 6-го к 1-му атому углерода в молекуле глюкозы).

Название
состоит из 3 частей:

1) название транспортируемой группы (фосфо-),

2) название субстрата (глюко-),

3) + «мутаза».

Пример
– взаимопревращение глюкозо-6-фосфата в глюкозо-1-фосфат:

Так как в этой реакции происходит перенос фосфатной группы от 6-го к 1-му атому углерода в глюкозе, полное название фермента будет фосфоглюкомутаза.

4.2. Изомеразы
– катализируют реакции взаимопревращения альдоз
и кетоз:

Название
также состоит из 3 частей:

1) общее название двух изомеров (по количеству атомов углерода в моносахариде – гексозо-, пентозо-, тетрозо- и триозо-),

2) название заместителя, если он имеется,

3) + «изомераза».

Например
, взаимопревращение диоксиацетонфосфата и глицераль-дегид-3-фосфата:

диоксиацетонфосфат глицеральдегид-3-фосфат

Необходимо помнить,
что глюкоза и фруктоза и их производные в клетке находятся в циклической форме, и их взаимопревращение также катализируют изомеразы. Например, превращение глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат:

глюкозо-6-фосфат фруктозо-6-фосфат

4.3. Эпимеразы
– катализируют взаимопревращение эпимеров (изомеров, которые отличаются между собой расположением заместителей у одного и того же атома углерода).

Название
состоит из 3 частей:

1) общее название двух изомеров (обычно по количеству атомов углерода в моносахариде – гексозо-, пентозо-, тетрозо- и триозо-),

2) название заместителя, если он имеется,

3) + «эпимераза» с цифрой, обозначающей порядковый номер атома углерода (например, эпимераза-3).

Например,
взаимопревращение рибулозо-5-фосфата и ксилулозо-5-фосфата:

рибулозо-5-фосфат ксилулозо-5-фосфат

Эти 2 соединения отличаются между собой расположением заместителей у 3-го атома углерода, следовательно, полное название фермента, катализирующего эту реакцию, пентозо-5-фосфат-эпимераза-3.

5. Реакции декарбоксилирования и карбоксилирования.

5.1. Карбоксилазы
– катализируют реакции удлинения углеродной цепочки, т.е. присоединения СО2
.

Название
состоит из 2 частей:

1. Название субстрата, к которому присоединяется СО2
,

2. + «карбоксилаза».

Например,
превращение пирувата в оксалоацетат:

Катализирует эту реакцию пируваткарбоксилаза.

5.2. Реакции декарбоксилирования
– реакции уменьшения углеродной цепочки. Декарбоксилирование осуществляется легче, если в α-положении имеется оксогруппа. Реакцию могут осуществлять несколько ферментов:

Декарбоксилазы (отнимают СО2
),
Дегидрогеназы – катализируют окислительное декарбоксили-рование (т.е. происходит 2 процесса – отнимается СО2
и 2Н).
Мультиэнзимные комплексы (п
ируватд
екарбоксилазный к
омплекс, или ПДК, и α-к
етог
лутаратд
егидрогеназный к
омплекс, или α -КГДК ).

Механизм действия этих ферментов различен, поэтому разными будут и конечные продукты реакции.

5.2.1. Декарбоксилазы –
обеспечивают уменьшение углеродной цепочки, в результате из кислоты образуется альдегид
(с уменьшен-ной на 1 атом углерода цепочкой).

Название состоит из 2 частей:

1. Название субстрата, подвергающегося декарбоксилированию,

2. + «декарбоксилаза».

Например,
декарбоксилирование пирувата при спиртовом брожении:

пируват уксусный альдегид

5.2.2. Дегидрогеназы
(см. название дегидрогеназ):

Эту реакцию катализирует изоцитратдегидрогеназа – она одновременно декарбоксилирует и дегидрирует изоцитрат.

5.2.3. Мультиэнзимные комплексы
– катализируют последовательно 5 реакций, в результате которых происходит:

декарбоксилирование субстрата и уменьшение его углеродной цепочки,
дегидрирование и окисление продукта реакции в кислоту,
превращение ее в активную форму – ацил-КоА (произносится ацил-коэнзим-А).

Например,
окислительное декарбоксилирование пирувата. При окислительном декарбоксилировании пирувата образуется не альдегид, а кислота, причем в активной форме:

пируват ацетил-КоА

Аналогично действует α-к
етог
лутаратд
егидрогеназный к
омплекс, или α -КГДК, только субстратом для этого комплекса будет α-к
етог
лутарат, а конечным продуктом сукцинил-КоА.

2.2. Варианты контрольной работы по теме

«Номенклатура отдельных ферментов»

Вариант 1

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2. Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 2

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 3

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2. Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 4

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 5

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 6

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

глутамат γ-аминомасляная кислота

б)

Вариант 7

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 8

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 9

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

глутамат γ-аминомасляная кислота

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 10

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 11

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 12

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 13

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 14

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 15

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 16

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 17

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 18

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

Вариант 19

1. Напишите название ферментов, катализирующих следующие реакции:

а)

б)

в)

2) Напишите формулу продукта реакции:

а)

б)

тема 3. Строение и биологическая роль нуклеотидов и нуклеиновых кислот

Задание:

Выучить предложенный теоретический материал.
Ознакомиться с вариантами контрольных работ.
Написать контрольную работу на первом лабораторном занятии в 7 семестре (зимняя сессия).

Основные вопросы темы:

Состав нуклеиновых кислот.
Строение и биологическая роль нуклеотидов (нуклеозидмоно-, ди- и трифосфатов).
Структура и биологическая роль циклических мононуклеотидов.
Строение и биологическая роль АТФ.
Транспортные РНК.
Рибосомные РНК, рибосомы.
Матричные РНК.
Биологический код и его свойства.
Состав, строение и биологическая роль ДНК.
Правила Чаргафа. Укладка ДНК в хроматине и хромосомах.

11. Применение пуриновых и пиримидиновых производных в медицине и фармации.

3.1. Состав и строение нуклеиновых кислот

Определение.
Нуклеиновые кислоты (НК) – высокомолекулярные линейные гетерополимеры, мономерами которых являются мононуклеотиды, соединенные между собой 3',5'-фосфодиэфирной связью.

Нуклеотид состоит из:

· азотистого основания (пуринового или пиримидинового),

· углеводного компонента (пентозы – рибозы или дезоксирибозы),

· остатка фосфорной кислоты (от 1 до 3).

В зависимости от типа пентозы НК подразделяются на ДНК или РНК. Название кислот «нуклеиновые»: от слова «nucleus» – ядро. НК находятся в цитозоле, ядре и митохондриях у эукариотов и в хлоро-пластах в растительных клетках.

3.1.1. Химический состав НК и нуклеотидов

В условиях мягкого щелочного гидролиза НК распадаются до нуклеотидов.
При нагревании до 145о
С в водном аммиаке – до нуклеозидов.
В результате кислотного гидролиза – до азотистых оснований и пентоз.

1.1.1. Общая характеристика азотистых оснований:

- по строению
подразделяются на пуриновые
и пиримидиновые
;

- по распространению и степени встречаемости –
мажорные
(основные, преобладающие) и минорные
(редко встречающиеся). Из пуриновых преобладают аденин (А) и гуанин (Г), из пиримидиновых – цитозин (Ц) и урацил (У) в РНК и цитозин (Ц) и тимин (Т) – в ДНК. Для всех азотистых оснований характерна лактим-лактамная таутомерия.

А) Мажорные пуриновые основания:

аденин гуанин (лактимная форма) гуанин (лактамная форма)

Б) Мажорные пиримидиновые:

урацил (лактим-лактамные формы) цитозин (лактим-лактамные формы)

тимин (лактим-лактамные формы)

В) Минорные азотистые основания.
Как правило, они по строению являются производными мажорных или могут быть нетипичными для данной кислоты. Например, в РНК обычно нет тимина, он входит в состав ДНК, но в одной из петель тРНК обнаруживают тимин.

Минорные азотистые основания могут быть продуктами реакций:

восстановления (например, дигидроурацил, входит в состав D-петли тРНК),
метилирования (метилирование может происходить у атомов, входящих:

- в циклическую структуру пурина или пиримидина (например, 7-метилгуанин),

- его заместителей (чаще по атомам водорода аминогруппы),

- реже по гидроксильным группам углеводного компонента.

нетипичного соединения (например, псевдоуридиловая кислота, в тРНК).

Биологическая роль минорных азотистых оснований:

необходимы для формирования вторичной структуры
НК (например, формирования петель в тРНК),
выполняют защитную функцию
(например, метилированные участки в мРНК),
метилированные участки могут выполнять роль маркеров
, по которым специальные регуляторные белки распознают участки повреждения в ДНК, участки начала матричных синтезов,
метилирование используется также для распознавания вновь синтезированной ДНК и родительской (во время деления клетки и синтеза ДНК).

1.1.2. Углеводные компоненты НК:

b-D-рибоза в РНК b-D-дезоксирибоза в ДНК

Нумерация атомов в углеводе обозначается цифрой со штрихом (например, третий атом углерода 3').

Соединяется углеводный компонент с пуриновыми азотистыми основаниями 9,1'-N-гликозидной связью, с пиримидиновыми – 1,1'-N-гликозидной связью.

1.1.3. Остаток фосфорной кислоты
(1, 2 или 3) может находиться у 3'-, 5'-атома пентозы, реже у 2'-го.

3.1.2. Нуклеозиды

Соединения азотистого основания с углеводным компонентом называются нуклеозидами.

Название
нуклеозида –
по названию азотистого основания с окончанием «зин» у пуринов и «дин» – у пиримидинов. Например, гуанозин
, аденозин
, но тимидин
, уридин
, цитидин
.

3. Номенклатура, строение и биологическая роль нуклеотидов

Название –
нуклеотид имеет несколько названий:

· по названию нуклеозида
(название нуклеозида +
моно-, ди- или трифосфат – в зависимости от количества остатков фосфорной кислоты),

краткое обозначение
(АМФ или УДФ и т.д.),
по названию азотистого основания + кислота
(например, адениловая или тимидиловая кислота).

Например:

Аденозин
монофосфат, Цитидин
монофосфат,

адениловая кислота, АМФ цитидиловая кислота, ЦМФ

Строение.
Последовательность соединения:

азотистое основание – пентоза – фосфат.

Пример:

Аденозинмонофосфат, АМФ

Аденозиндифосфат, АДФ

Аденозинтрифосфат, АТФ

Понятие о циклических нуклеотидах.
Их может быть 2 вида: 3',5'- и 2',3'-циклический нуклеотид. Первый, как правило, записывается без цифр – например, цАМФ:

3',5'-ц АМФ (или цАМФ)

Биологическая роль нуклеотидов:

Мономер ДНК и РНК.
Форма запасания энергии в клетке (например, АТФ, ГТФ).
Источник фосфатной группы (например, при фосфорилиро-вании глюкозы).
Коферментная функция (НАД, НАДФ, ФАД).
Могут служить активаторами ферментов (это, в основном характерно для цАМФ и цГМФ).
Для активирования различных субстратов, в результате чего соединения с мононуклеотидом они приобретают макроэрги-ческую связь и могут вступать в химические реакции:

а) для активирования глюкозы – необходим УТФ, получается УДФ-глюкоза;

б) для холина и других азотистых соединений, а также глицеролсодержащих соединений – ЦТФ, получается ЦДФ-холин и др.;

в) для аминокислот – АТФ, получается аминоацил-аденилат.

Нуклеотиды могут выполнять регуляторную функцию (например, гуанозинтетрафосфат участвует в матричных синтезах).

3.1.4. Структурная организация нуклеиновых кислот

Первичная структура
– определенная последовательность нуклео-тидов в цепи. Образована фосфодиэфирными связями. Начало цепи – 5'-конец (на его конце фосфатный остаток), конец, завершение цепи, обозначается как 3'(ОН)-конец.

Как правило, в образовании самой цепи азотистые основания не участвуют, но водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями играют важную роль в формировании вторичной структуры НК:

· между аденином и урацилом в РНК или аденином и тимином в ДНК образуются 2 водородные связи,

· между гуанином и цитозином – 3.

Для НК характерна линейная, а не разветвленная структура. Кроме первичной и вторичной структуры для большинства НК характерна третичная структура – например, ДНК, тРНК и рРНК.

3.1.5. РНК (рибонуклеиновые кислоты)

РНК содержится в цитоплазме (90%) и ядре. По структуре и функции РНК делятся на 4 вида:

1) тРНК (транспортные),

2) рРНК (рибосомные),

3) мРНК (матричные),

4) яРНК (ядерные).

3.1.5.1. Матричные РНК

На их долю приходится не более 5% всей РНК клетки. Синтезируется в ядре. Этот процесс называется транскрипцией. Представляет собой копию гена одной из цепей ДНК. Во время биосинтеза белка (этот процесс называется трансляцией) проникает в цитоплазму и связывается с рибосомой, где и происходит биосинтез белка. В мРНК содержится информация о первичной структуре белка (последователь-ности аминокислот в цепочке), т.е. последовательность нуклеотидов в мРНК полностью соответствует последовательности аминокислотных остатков в белке. 3 нуклеотида, кодирующие 1 аминокислоту, называются кодоном.

3.1.5.1.1 Свойства генетического кода

Совокупность кодонов составляет генетический код. Всего в коде 64 кодона, 61 – смысловые (им соответствует определенная амино-кислота), 3 – нонсенс-кодоны. Им не соответствует какая-либо аминокислота. Эти кодоны называются терминирующими, так как подают сигнал о завершении синтеза белка.

6 свойств генетического кода:

1) триплетность
(каждая аминокислота в белке кодируется последовательно

стью из 3 нуклеотидов),

2) универсальность
(един для всех типов клеток – бактериаль-ных, животных и растительных),

3) однозначность
– 1 кодону соответствует только 1 аминокис-лота,

4) вырожденность
1 аминокислота может кодироваться несколькими кодонами; только 2 аминокислоты – метионин и триптофан имеют по 1 кодону, остальные – по 2 и более),

5) непрерывность
(генетическая информация считывается по 3 кодона в направлении 5'®3' без перерывов),

6) колинеарность
(соответствие последовательности нуклео-тидов в мРНК последовательности аминокислотных остатков в белке).

Первичная структура мРНК

Полинуклеотидная цепь, в которой выделяют 3 главные области:

1) претранслируемая,

2) транслируемая,

3) посттранслируемая.

Претранслируемая область содержит 2 участка:

а) КЭП-участок – выполняет защитную функцию (обеспе-чивает сохранение генетической информации);

б) АГ-область – место прикрепления к рибосоме во время биосинтеза белка.

Транслируемая область содержит генетическую информацию о структуре одного или нескольких белков.

Посттранслируемая область представлена последовательностью нуклеотидов, содержащих аденин (от 50 до 250 нуклеотидов), поэтому называется поли-А-областью. Эта часть мРНК выполняет 2 функции:

а) защитную,

б) служит «проездным билетом» во время биосинтеза белка, так как после однократного использования от мРНК отщепляется несколько нуклеотидов из поли-А-области. Ее длина определяет кратность использования мРНК в биосинтезе белка. Если мРНК используется только 1 раз, то она не имеет поли-А-области., а ее 3'-конец завершается 1 или несколькими шпильками. Эти шпильки называются фрагментами нестабильности.

Матричная РНК, как правило, не имеет вторичной и третичной структуры (по крайней мере, об этом ничего не известно).

3.1.5.2.Транспортные РНК

Составляют 12-15% от всей РНК в клетке. Количество нуклеотидов в цепи – 75-90.

Первичная структура
– полинуклеотидная цепь.

Вторичная структура
– для ее обозначения используют модель Р. Холли, которая называется «листом клевера», имеет 4 петли и 4 плеча:

Акцепторный участок – место прикрепления аминокислоты, имеет у всех тРНК одну последовательность ЦЦА

Обозначения:

I – акцепторное плечо, 7 пар нуклеотидов

II – дигидроуридиловое плечо (3-4 пары нуклеотидов) и дигидроуридиловая петля (D-петля),

III – псевдоуридиловое плечо (5 пар нуклеотидов) и псевдоуридиловая петля (Tψ-петля),

IV– антикодоновое плечо (5 пар нуклеотидов),

V – антикодоновая петля,

VI – дополнительная петля.

Функции петель:

антикодоновая петля – распознает кодон мРНК,
D-петля – для взаимодействия с ферментом во время биосинтеза белка,
TY-петля – для временного прикрепления к рибосоме во время биосинтеза белка,
дополнительная петля – для уравновешивания вторичной структуры тРНК..

Третичная структура
– у прокариотов в виде веретена (D-плечо и TY-плечо сворачиваются вокруг и образуют веретено), у эукариотов в виде перевернутой буквы L.

Биологическая роль тРНК:

1) транспортная (доставляет аминокислоту к месту синтеза белка, к рибосоме),

2) адапторная (распознает кодон мРНК), переводит шифр нуклеотидной последовательности в мРНК в последователь-ность аминокислот в белке.

3.1.5.3. Рибосомные РНК, рибосомы

На их долю приходится до 80% от всей РНК клетки. Образуют «скелет», или остов рибосом. Рибосомы – нуклеопротеиновые комплексы, состоящие из большого количества рРНК и белков. Это «фабрики» по биосинтезу белка в клетке.

Первичная структура
рРНК– полинуклеотидная цепь.

По молекулярной массе и количеству нуклеотидов в цепи различают 3 вида рРНК:

высокомолекулярную (около 3000 нуклеотидов);
среднемолекулярную (до 500 нуклеотидов);
низкомолекулярную (менее 100 нуклеотидов).

Для характеристики различных рРНК и рибосом принято использовать не молекулярную массу и количество нуклеотидов, а коэффициент седиментации

(это скорость оседания в ультрацентрифуге). Коэффициент седиментации выражается в сведбергах (S),

1 S = 10-13
секунд.

Например, одна из высокомолекулярных будет иметь коэффициент седиментации 23 S, средне- и низкомолекулярные соответственно 16 и 5 S.

Вторичная структура рРНК
– частичная спирализация за счет водо-родных связей между комплементарными азотистыми основаниями, образование шпилек и петель.

Третичная структура
рРНК – более компактная упаковка и наложе-ние шпилек в виде V- или U-образной формы.

Рибосомы
состоят из 2 субъединиц – малой и большой.

У прокариотов малая субъединица будет иметь коэффициент седиментации 30 S, большая – 50 S, а вся рибосома – 70 S; у эукарио-тов соответственно 40, 60 и 80 S.

3.1.6. Состав, строение и биологическая роль ДНК

У вирусов, а также в митохондриях 1-цепочечная ДНК, в остальных клетках – 2-цепочечная, у прокариотов – 2-цепочечная кольцевая.

Состав ДНК
– соблюдается строгое соотношение азотистых оснований в 2 цепях ДНК, которые определяются Правилами Чаргафа.

Правила Чаргафа:

Количество комплементарных азотистых оснований равно (А=Т, Г=Ц).
Молярная доля пуринов равна молярной доле пиримидинов (А+Г=Т+Ц).
Число 6-кетооснований равно числу 6-аминооснований.
Соотношение Г+Ц/ А+Т – коэффициент видовой специфичности. Для животных и растительных клеток < 1, у микроорганизмов колеблется от 0,45 до 2,57.

У микроорганизмов преобладает ГЦ-тип, АТ-тип характерен для позвоночных, беспозвоночных и растительных клеток.

Первичная структура –
2 полинуклеотидные, антипараллельные цепочки (см. первичную структуру НК).

Вторичная структура
– представлена 2-цепочечной спиралью, внутри которой комплементарные азотистые основания уложены в виде «стопок монет». Вторичная структура удерживается за счет связей 2 типов:

водородных – они действуют по горизонтали, между комплементарными азотистыми основаниями (между А и Т 2 связи, между Г и Ц – 3),
силы гидрофобного взаимодействия – эти связи возникают между заместителями азотистых оснований и действуют по вертикали.

Вторичная структура
характеризуется:

количеством нуклеотидов в спирали,
диаметром спирали, шагом спирали,
расстоянием между плоскостями, образуемыми парой комплементарных оснований.

Известно 6 конформаций вторичной структуры, которые обозначаются заглавными буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E и Z. А, В и Z конформации типичны для клеток, остальные – для бесклеточных систем (например, в пробирке). Эти конформации отличаются основными параметрами, возможен взаимный переход. Состояние конформации во многом зависит:

от физиологического состояния клетки,
рН среды,
ионной силы раствора,
действия различных регуляторных белков и др.

Например, В-
конфомацию ДНК принимает во время деления клетки и удвоения ДНК, А-конформацию – во время транскрипции. Z-структура является левозакрученной, остальные – правозакрученные. Z-струк-тура может встречаться и в клетке на участках ДНК, где повторяются динуклеотидные последовательности Г-Ц.

Впервые вторичная структура математически была рассчитана и смоделирована Уотсоном и Криком (1953 г.), за что они получили Нобелевскую премию, как оказалось впоследствии, представленная ими модель соответствует В-конформации
.

Основные ее параметры:

10 нуклеотидов в витке,
диаметр спирали 2 нм,
шаг спирали 3,4 нм,
расстояние между плоскостями оснований 0,34 нм,
правозакрученная.

При формировании вторичной структуры формируется 2 вида бороздок – большая и малая (соответственно шириной 2,2 и 1,2 нм). Большие бороздки играют важную роль в функционировании ДНК, так как к ним присоединяются регуляторные белки, имеющие в качестве домена «цинковые пальцы».

Третичная структура
– у прокариотов суперспираль, у эукариотов, и человека в том числе, имеет несколько уровней укладки:

нуклеосомный,
фибриллярный (или соленоидный),
хроматиновое волокно,
петельный (или доменный),
супердоменный (именно этот уровень можно видеть в электронном микроскопе в виде поперечной исчерченности).

Нуклеосомный.
Нуклеосома (открыта в 1974 г.) представляет собой частицу дисководной формы, диаметр 11 нм, которая состоит из гистонового октамера, вокруг которого двухцепочечная ДНК делает 2 неполных витка (1,75 витка).

Гистоны – низкомолекулярные белки, содержат по 105-135 амино-кислотных остатков, в гистоне Н1 – 220 аминокислотных остатков, до 30% приходится на долю лиз и арг.

Гистоновый октамер называют кором. Он состоит из центрального тетрамера Н32
-Н42
и двух димеров Н2А-Н2В. Эти 2 димера стабилизируют структуру и прочно связывают 2 полувитка ДНК. Расстояние между нуклеосомами называется линкером, в котором может содержаться до 80 нукклеотидов. Гистон Н1 препятствует раскручиванию ДНК вокруг кора и обеспечивает уменьшение расстояния между нуклеосомами, т. е. участвует в формировании фибриллллы (2-го уровня укладки третичной структуры).

При скручивании фибриллы формируется хроматиновое волокно
(3-й уровень), при этом в одном витке обычно содержится 6-г нуклеосом, диаметр такой структуры увеличивается до 30 нм.

В интерфазных хромосомах хроматиновые волокна организованы в домены, или петли
, состоящие из 35-150 тыс пар оснований и заякоренные на внутриядерном матриксе. В формировании петель принимают участие ДНК-связывающие белки.

Супердоменный
уровень образуют до 100 петель, в этих участках хромосомы в электронном микроскопе хорошо заметны конденсированные плотно упакованные участки ДНК.

Благодаря такой укладке ДНК компактно уложена. Ее длина сокращается в 10 000 раз. В результате упаковки ДНК связывается с гистонами и другими белками, образуя нуклеопротеиновый комплекс в виде хроматина.

Биологическая роль ДНК:

хранение и передача генетической информации,
контроль деления и функционирования клетки,
генетический контроль запрограммированной гибели клетки.

В состав хроматина входят ДНК (30% от всей массы хроматина), РНК (10%) и белки (гистоновые и негистоновые)

3.2.
Контрольная работа по теме

«Строение и биологическая роль Нуклеотидов

и Нуклеиновых кислот»

Вариант 1

1. Напишите формулу мажорного пиримидинового основания, которое входит в состав ДНК и не входит в РНК.

2. Напишите формулу гуанозина.

3. Напишите формулу цАМФ, участвующей в активировании фермен-тов и проведении гормонального сигнала.

4. Свойства генетического кода.

5. Аминокислота изолейцин кодируется кодоном ЦУА. Напишите последовательность нуклеотидов в антикодоновой петле ее тРНК.

Вариант 2

1. Напишите формулу мажорного пиримидинового основания, которое входит в состав РНК и не входит в ДНК.

2. Напишите формулу тимидина.

3. Напишите формулу нуклеотида, используемого в клетке для активи-рования аминокислот.

4. Правила Чаргафа.

5. Аминокислота изолейцин кодируется кодоном АУЦ. Напишите последовательность нуклеотидов в антикодоновой петле ее тРНК.

Вариант 3

1. Напишите формулу минорного пиримидинового азотистого основа-ния, которое входит в состав псевдоуридиловой петли тРНК.

2. Напишите формулу аденозина.

3. Напишите формулу нуклеотида, используемого в клетке для активи-рования глюкозы и других углеводов.

4. Биологическая роль нуклеотидов.

5. Аминокислота метионин кодируется кодоном АУГ. Напишите последовательность нуклеотидов в антикодоновой петле ее тРНК.

Вариант 4

1. Напишите формулу минорного пуринового основания, которое входит в состав КЭП-участка мРНК.

2. Напишите формулу уридина.

3. Напишите формулу нуклеотида, используемого в клетке для активирования глицеролсодержащих соединений и других липидов.

4. Строение и биологическая роль ДНК.

5. Аминокислота валин кодируется кодоном ГУЦ. Напишите последо-вательность нуклеотидов в антикодоновой петле ее тРНК.

Вариант 5

1. Какое пиримидиновое азотистое основание входит в состав любой нуклеиновой кислоты (ДНК и РНК)?

2. Напишите формулу дезоксирибозилтимидина.

3. Напишите формулу нуклеотида, используемого в клетке для активи-рования холина и других азотсодержащих соединений.

4. Строение и биологическая роль мРНК.

5. Аминокислота аланин кодируется кодоном ГЦА. Напишите после-довательность нуклеотидов в антикодоновой петле ее тРНК.

Вариант 6

1. Приведите примеры мажорных пуриновых оснований. Напишите их формулы.

2. Напишите формулу цитидина.

3. Напишите формулу нуклеотида, являющегося самой распростра-ненной формой запасания энергии в клетке.

4. Строение и биологическая роль рРНК и рибосом.

5. Аминокислота аспартат кодируется кодоном ГАУ. Напишите после-довательность нуклеотидов в антикодоновой петле ее тРНК.

Вариант 7

1. Приведите примеры мажорных пиримидиновых оснований. Напи-шите их формулы.

2. Напишите формулу дезоксирибозиладенозина.

3. Напишите формулу нуклеотида, участвующего в гормональной регуляции транспорта ионов через мембрану (цГМФ).

4. Строение и биологическая роль тРНК.

5. Аминокислота серин кодируется кодоном АГЦ. Напишите после-довательность нуклеотидов в антикодоновой петле ее тРНК.

ТЕМА 4. ГОРМОНЫ

Перечень тем рефератов:

Вариант 1

1. Что называется гормонами, гормоноподобными соединениями? Приведите примеры. Свойства гормонов.

2. Гормоны гипофиза. Метаболизм, механизм действия.

Вариант 2

1. Классификация гормонов.

2. Гипоталамус, его роль в регуляции обмена веществ и физиологических функций.

Вариант 3

1. Механизм действия гормонов.

2. Строение, синтез и биологическая роль вазопрессина и окситоцина.

Вариант 4

1. Что называется гормонами, гормоноподобными соединениями? Приведите примеры. Свойства гормонов.

2. Паратгормоны: строение, биологическая роль, нарушения.

Вариант 5

1. Классификация гормонов.

2. Гормоны щитовидной железы: строение, биосинтез, механизм действия, нарушение функции.

Вариант 6

1. Механизм действия гормонов.

2. Инсулин: биосинтез, строение, механизм действия, нарушения .

Вариант 7

1. Что называется гормонами, гормоноподобными соединениями? Приведите примеры. Свойства гормонов.

2. Контринсулярные гормоны: строение, биосинтез, механизм действия и биологическая роль.

Вариант 8

1. Классификация гормонов.

2. Гормоны мозгового слоя надпочечников: химическое строение, биосинтез, механизм действия и биологическая роль.

Вариант 9

1. Механизм действия гормонов.

2. Химическое строение, биосинтез и биологическая роль кортикостероидов. Нарушения.

Вариант 10

1. Классификация гормонов.

2. Половые гормоны: строение, метаболизм, механизм действия.

Вариант 11

1. Что называется гормонами, гормоноподобными соединениями? Приведите примеры. Свойства гормонов.

2. Эйкозаноиды (простагландина, лейкотриены и тромбоксаны).

Вариант 12

1. Механизм действия гормонов.

2. Регуляция водно-солевого обмена.

Вариант 13

1. Классификация гормонов.

2. Регуляция фосфорно-кальциевого обмена.

Вариант 14

1. Что называется гормонами, гормоноподобными соединениями? Приведите примеры. Свойства гормонов.

2. Регуляция основных энергоносителей в абсортивный и постабсортивный период.

Вариант 15

1. Механизм действия гормонов.

2. Регуляция углеводного обмена. Нарушения и причины их возникновения.

ТЕМА 5. ВИТАМИНЫ

5.1. Строение и биологическая роль жирорастворимых витаминов

Витамин А

(ретинол, антиксерофтальмический)

История.
Открыт в 1916 г. Н. Друмондом. К этой группе относятся 3 витамина: А1
, его стериоизомер и А2
.

Состав
:

1) кольцо b-ионона,

2) 2 остатка изопрена,

3) СН2
ОН-группа.

Строение:

витамин А1
(ретинол)

Метаболизм:

· Поступает в организм в свободном виде (с продуктами животного происхождения) и в виде провитаминов – кароти-ноидов. Известно около 80 каротиноидов (с продуктами растительного происхождения), из них для питания животных и человека имеют значение только a-, b- и g-каротины и криптоксантин (в кукурузе).

· Каротины поступают в организм в комплексе с белками и поэтому хуже усваиваются, чем сам витамин.

· В крови витамин транспортируется в связанном со специфи-ческими ретинол-связывающими белками.

· Депонируется в печени.

· В тканях всасывается с помощью липооксигеназ, эта же система ферментов обеспечивает превращение каротинов в витамин.

Биологическая роль:

Образуется родопсин (состоит из ретиналя, альдегида витамина А, и белка опсина) – зрительный пурпур, участвую-щий в регуляции зрения.
Синтезируется ретиноевая кислота, необходимая для процессов деления клеток (контролирует ростовые процессы).
Необходим для синтеза мукополисахаридов.
Необходим для синтеза гормонов стероидной гормонов.
Каротины повышают устойчивость организма к воздействию радиации.

Признаки а- и гиповитаминозов:

куриная слепота (гемералопия) – снижение зрения в сумерках,
поражение глазного яблока (кератомаляция) и сухость роговой оболочки (ксерофтальмия),
ороговение кожи, шелушение, сухость кожных покровов,
поражение эпителия слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы и дыхательного аппарата.

Источники:

Витамин содержится во всех продуктах животного происхож-дения (особенно много в рыбьем жире, печени, яичном желтке).
Каротины – в окрашенных в оранжевый и красный цвет продуктах растительного происхождения (морковь, шиповник, облепиха, рябина и др.).

Суточная доза:
1-1,5 мг.

Назначение:

при нарушении зрения,
инфекционных заболеваниях,
нарушение желудочно-кишечного тракта,
при комплексной терапии сердечно-сосудистых заболеваний,
при действии токсических химических веществ.

Препарат вводится
per
os
в капсулах.

Витамин
D

(кальциферол, антирахитический)

История.
Еще в XVII веке стало известно о детском заболевании - рахите, которое излечивалось некоторыми продуктами (рыбьим жиром). В 1924 г. было доказано, что под действием УФ активизируется синтез антирахитических факторов стероидной структуры. Впервые в 1932 г. А. Виндаус из дрожжей выделил эргокальциферол (витамин D2
), через 4 года – из рыбьего жира был выделен холекальциферол (витамин D3
).

Строение:
Известно более 10 стероидов, обладающих витаминной активностью, но более активен D3
(в 20-30 раз, чем D2
)

эргокальциферол (витамин D2
) холекальциферол (D3
)

Метаболизм:

Витамин может синтезироваться в организме человека и животных под воздействием УФ из холестерола и эргостерола.

Биологической активностью обладает производное витамина – 1,25-дигидроксихолекальциферол (кальцитриол).
Гидроксилирование осуществляется сначала в печени, затем в почках; образование метаболитов зависит от возраста, пола, гормонального статуса.
Транспорт витамина D в крови осуществляется спец. белками.
Выведение витамина и его метаболитов из организма осуществляяется через ЖКТ с желчью в виде глюкуронидов.

Биологическая роль:

Обеспечивает постоянный уровень фосфора и Ca в крови.
Активирует щелочную фосфатазу и Ca2+
-зависимую АТФ-азу.
Участвует в реабсорбции фосфора в почках, снижает его выведение с мочой.
Входит в состав ядра и принимает участие в регуляции генной активности.
Обеспечивает минерализацию костной ткани.
Необходим для нормального функционирования паращито-видных желез.

Признаки а- и гиповитаминозов:

в детском возрасте рахит,
у взрослых - остеомаляция, остеопороз и остеодистрофия.

При гипервитаминозе
происходит отложение кальция в органах, где он обычно не депонируется.

Источники:

Экзогенный –
в природе широко распространен, особенно много в печени рыб и животных. Много в других продуктах животного происхождения (сливочное масло, яйцо, молоко).
Эндогенный –
может синтезироваться под воздействие УФ-лучей.

Суточная доза:
20-25 мкг для детей и в 2-3 меньше для взрослых.

Назначение:
per
os
или парентерально
для профилактики рахита, спазмофилии, гипокальциемии, остеомаляции, остеодистрофии и остеопороза.

! В дозах, превышающих 15-20 мкг/день (для взрослых), оказывает токсическое действие на почки и ССС.

Витамин Е

(токоферол, антистерильный)

Состав
. 8 соединений обладают биологической активностью витамина Е. Наиболее распространены a-, b- и g-токоферолы. В состав a-токоферола входят:

1) хромановое ядро,

2) остаток фитола.

Строение:

Метаболизм:

· Всасыванию в ЖКТ предшествует растворение в липидах и эмульгирование при помощи желчных кислот.

· Транспорт в крови в составе хиломикронов (ХМ).

· Основная часть встраивается в мембраны клеток жировой ткани (адипоциты) и печени (гепатоциты).

· Избыток выводится через ЖКТ (с калом), а его конъюгаты с глюкуроновой кислотой –
через почки с мочой.

Биологическая роль:

Самый мощный природный антиоксидант (ингибирует ПОЛ и СРО).
Поддерживает структурную целостность биологических мембран.
Необходим для синтеза гемоглобина и других гемсодержащих ферментов дыхательной цепи.
Необходим для нормализации воспроизводительной функции.
Существует взаимосвязь с обменом Se (чем выше концентра-ция Se, тем < потребности в витамине Е).

Признаки а- и гиповитаминозов:

нарушение воспроизводительной функции,
мышечная дистрофия.

Источники:
продукты растительного происхождения (особенно много в растительном масле, пшенице, моркови), из продуктов животного происхождения богаты витамином Е яичный желток и молоко.

Суточная доза:
13-20 мг.

Назначение.
Используются как природные, так и синтетически полученные формы (в капсулах). Назначают:

как антиоксиданты при облучении,
беременным женщинам,
при комплексной терапии бесплодия,
при мышечной дистрофии и некоторых заболеваниях печени.

Витамин К

(производные нафтохинона, антигеморрагический)

История.
Впервые был выделен из люцерны витамин К1
(в лаборатории П. Каррера в 1939 г.), позднее – из рыбной муки витамин К2
.

Строение.
Оба эти соединения являются производными 2-метил-1,4-нафтохинона. Общая формула К1
и К2
:

витамин К1
(филлохинон)

витамин К2
(менахинон)

Количество изопреновых остатков у менахинонов может варьировать (n=4, 6, 7), но наибольшей активностью обладает менахинон-4 (МК-4, n=4). У синтетически полученных препаратов отсутствует боковая цепочка (R ):

витамин К3
витамин К4
витамин К5
витамин К6

Метаболизм:

Всасывается с участием эмульгаторов (желчных кислот).
Транспорт в составе ХМ.
Депонирование в селезенке и печени.
В результате биотрансформации большинство витаминов группы К превращаются в МК-4, который, в свою очередь, в 2,3- эпоксид.

Выведение осуществляется в виде конъюгатов с глюкуроновой кислотой через ЖКТ.

Биологическая роль:

Является коферментом микросомальной карбоксилазы, которая осуществляет g-карбоксилирование глутаминовой кислоты в составе 4 факторов системы свертывания крови (именно эта функциональная группа взаимодействует с ионами Са2+
):

- протромбина (II),

- проконвертина (VII),

- фактора Кристмаса (IX),

- фактора Стюарта Прауэра (X).

Обладает антиоксидантными свойствами, но меньше в 1000 раз, чем витамин Е.
Участвует в окислительно-восстановительных реакциях.

Признаки а- и гиповитаминозов:

нарушение процессов свертывания крови,
геморрагии (подкожные и внутритканевые кровоподтеки).

Причиной авитаминозов могут быть:

нарушение всасывания жиров в ЖКТ,
заболевания печени и желчного пузыря,
подавление микрофлоры при использовании антибиотиков.

Источники:

· эндогенный
– способен частично синтезироваться микро-флорой кишечника;

· экзогенный –
зеленые части растений, печень свиньи.

Суточная доза:
не установлена, так как может синтезироваться в ЖКТ.

Назначение:
при нарушении процессов свертывания крови.

Лечебная доза 12-15 мг/сутки.

! Иногда при повышенно свертываемости крови и образовании тромбов назначают антивитамин К – дикумарол:

Витамин
F

(полиеновые жирные кислоты)

Строение.
Биологической активностью витамина F обладают жирные кислоты с двумя и большим количеством двойных связей. Наиболее важное значение имеют 3 полиеновые кислоты:

линолевая – С17
Н31
СООН, D9, 12;
линоленовая – С17
Н31
СООН, D9, 12,15;
арахидоновая – С17
Н31
СООН, D5, 8, 11, 14.

Биологическая роль:

1) Линолевая и линоленовые кислоты необходимы:

· для нормализации обмена холина и синтеза фосфолипидов, основного компонента биомембран,

· нормализации обмена холестерина.

2) Арахидоновая кислота необходима для синтеза эйкозаноидов (лейкотриенов, тромбоксанов, простагландинов), оказывающих гормоноподобное действие:

· стимулируют сокращение гладкой мускулатуры (влияют на артериальное давление, состояние бронхов, кишечника, матки),

· участвуют в развитии воспалительных процессов после повреждения или инфекции.

Признаки а- и гиповитаминозов:

· жировое перерождение внутренних органов и сосудов,

· дерматиты,

· нарушение функции репродуктивной системы.

Источники:
растительные масла.

Суточная доза:
30 г растительного масла (2 столовых ложки).

5.2. водорастворимые витамины

Витамин В1

(тиамин, антиполиневритный)

Состав
:

1) пиримидиновое кольцо,

2) тиазоловое кольцо,

3) спиртовая группа.

Строение:

Биологическая роль:

Выполняет коферментную функцию в составе ферментов и мультиэнзимных комплексов, катализирующих реакции декарбокси-лирования кетокислот (например, в составе ПДК).

Признаки а- и гиповитаминозов:

· поражение ЦНС,

· поражение жкт,

· нарушение функции ССС,

Авитаминозы могут протекать с преобладанием одного из симптомов, но преимущественно поражается нервная система.

Источники:

как все витамины группы В, преимущественно в 3 группах продуктов:

· дрожжи,

· нешлифованные зерна злаков, отруби,

· печень, почки, молоко.

Суточная доза:
2-3 мг.

Назначение:

· нарушение кровообращения,

· почечная недостаточность.

Витамин В2

(рибофлавин)

Состав:

1) гетероциклицеское соединение – изоаллоксазин,

2) остаток спирта – рибитола.

Строение:

Биологическая роль:

Входит в состав более 60 ферментов в виде коферментов ФМН и ФАД.

Признаки а- и гиповитаминозов:

· поражение слизистой кишечника, трещинки на слизистой языка (глосситы) и в уголках губ («заеды»),

· общая мышечная слабость и слабость сердечной мышцы,

· нервные расстройства,

· поражение глаз (кератит роговицы и катаракта хрусталика),

· дерматиты.

Источники:

· дрожжи,

· злаки,

· зеленые части растений, ягоды.

Суточная доза:
до 2 мг (с возрастом ­).

Назначение:

· при конъюктивитах, катаракте,

· при кожных заболеваниях,

· при токсикозах.

Витамин В3

(пантотеновая кислота)

Состав:

1) производное масляной кислоты (2,4-диокси-3,3-диметилмасляная кислота),

2) b-аланин.

Строение:

1 2

Биологическая роль:

Входит в состав 3 коферментов:

· КоА-SH – необходим для активирования жирных кислот и обмена липидов (состоит из 3 частей: 3'-фосфо-аденозин-5'дифосфата, витамина В3
и b-меркаптоэтиламина, сокращенно 3'-фосфо
-АДФ - Вит.В3-
-
b
-МЭА
).

· 4'-фосфопантотеина (состоит из 4'-фосфо-витамина В3
и b-меркаптоэтиламина, сокращенно 4'-фосфо- Вит.В3-
-
b
-МЭА
) – входит в мультиэнзимный комплекс синтаза жирных кислот, обеспечивающего синтез жирных кислот.

· кофермента d-аминолевулинат-синтазы, участвующей в синтеза гемоглобина.

Признаки а- и гиповитаминозов:

· дерматиты (поражение кожных покровов),

· дистрофические изменения эндокринной системы,

· нарушения ЦНС,

· дистрофические изменения в сердце, почках,

· истощение

Чаще проявляется как комбинированная форма гиповитаминозов витаминов группы В.

Источники:
дрожжи, печень, растительные корма, корнеклубнеплоды.

Суточная доза:
до 7 мг, дефицит редко.

Назначение:

при полиневритах,
при язвенной болезни,
при токсикозах.

Витамин РР

(никотинамид, никотиновая кислота, антипеллагрический)

Состав:

1) пиридиновое кольцо,

2) карбоксильная группа, или амидная.

Строение:

никотиновая кислота никотинамид,

Биологическая роль:

Коферментная функция в виде НАД+
или НАДФ+
в составе более 50 ферментов, которые участвуют более, чем в 100 реакциях.

Признаки а- и гиповитаминозов
– 3 «Д»:

дерматит (симметрические покраснение и шелушение кожи на открытых участках кожи - пеллагра),
диарея (расстройства кишечника),
деменция (нарушение ЦНС).

Источники:

экзогенный
– те же, что и для других витаминов группы В,
эндогенный
– частично может синтезироваться из триптофана.

Суточная доза:
15-20 мг.

Назначение:

при нарушении кровообращения головного мозга,
при токсикозах у беременных,
при нервных и кожных заболеваниях.

Витамин В6

(пиридоксин, антидерматитный)

Состав:

1) производное пиридина,

2) спиртовая группа (-СН2
ОН),

3) 3 вида заместителей в 4-м положении: альдегидная, спиртовая, гидроксиамидная.

Строение:

Биологическая роль:

Коферментная функция в составе декарбоксилаз и аминотрансфераз, участвующих в обмене аминокислот и белков.

Признаки а- и гиповитаминозов:

дерматиты (похожие на гиповитаминоз РР, но не только на открытых участках кожи),
нарушение ЦНС.

Источники:
как для всех витаминов группы В.

Суточная доза:
2 -3 мг.

Назначение:
обычно вместе с витамином РР.

Витамин Н

(биотин, антисеборейный)

Состав:

1) мочевина,

2) тиофен,

3) остаток валерьяновой кислоты (С5
).

Строение:

Биологическая роль:

Коферментная функция – входит в состав карбоксилаз (необходим для синтеза пиримидиновых нуклеотидов и мочевины).

Признаки а- и гиповитаминозов:

· себорея (жирные дерматиты из-за нарушения функции сальных желез),

· боли в мышцах.

! Встречается крайне редко из-за распространенности витамина Н во всех продуктах, возможно при наследственной патологии, или поступлении с пищей сырого белка яиц, содержащего авидин

(он выводит биотин, препятствуя его всасывание в ЖКТ).

Источники: п
рисутствует во всех продуктах.

Суточная доза:
не установлена.

Витамин фолиевая кислота (М, ВС
)

(антианемический)

Состав:

1) птеридин,

2) пара-аминобензойная кислота,

3) глутаминовая кислота (витамин, выделенный из разных источников может содержать 3-6 остатков глу).

Строение:

1 2 3

Биологическая роль:

Входит в состав трансфераз, переносящих одноуглеродные фрагменты. Коферментную функцию выполняет восстанов-ленная форма витамина – тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК).

Признаки а- и гиповитаминозов:

различные формы малокровия,
лейкопения,
макроцитарная анемия,
задержка роста,
поражение ЖКТ.

Источники:
продукты растительного и животного происхождения.

Суточная доза:
0,05-0,4 мг.

Назначают:

для стимуляции эритропоэза,
в комплексной терапии онкологических заболеваний,
при развитии лучевой болезни,
при отравлении тяжелыми металлами.

Витамин С

(аскорбиновая кислота, антицинготный)

Состав:

Производное глюкозы (у многих животных, кроме человека, обезьян и морских свинок, может синтезироваться из глюкозы).

Строение:

Биологическая роль:

Участвует в реакциях гидроксилирования (необходим для синтеза гидроксипролина и белков соединительной ткани, например, коллагена).
Антиоксидант.
Необходим для синтеза гормонов стероидной структуры (участвует в окислительно-восстановительных реакциях).
Необходим для обмена железа в организме.

Признаки а- и гиповитаминозов:

цинга,
расшатывание зубов, кровоточивость десен, повреждение мелких капилляров, кровоподтеки, кровоизлияния,
нарушение структуры костной ткани.

Источники:
продукты растительного и животного происхождения.

Суточная доза:
50-75 мг.

основные вопросы

к экзаменационным билетам по биохимии для студентов 4 курса медицинского факультета специальности «Фармация»

(заочное отделение)

i
.
Белки. аминокислоты

1. Биологическая роль и классификация белков.

2. Аминокислоты, входящие в состав белков. Их строение и классификация.

3. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Биологическая ценность белков.

4. Методы изучения структуры белков.

5. Современные представления о структуре белков. Типы связей в молекуле белка.

6. Первичная структура белков и методы ее изучения. Наследственные изменения первичной структуры белков. Видовая специфичность первичной структуры белков (на примере инсулина).

7. Вторичная структура белков. Особенность электронного строения пептидной связи как определяющий фактор в формировании конформаций вторичной структуры белков. Методы исследования вторичной структуры белков.

8. Третичная структура белков. Шапероны: классификация и роль в формировании третичной структуры. Методы исследования третичной структуры белков.

9. Домены, их роль в функционировании белков.

10. Четвертичная структура белков. Примеры строения олигомерных белков. Понятие субъединицы. Методы исследования четвертич-ной структуры белков.

11. Полиморфизм белков.

12. Иммуноглобулины: классификация, особенность строения и функционирования. Причины происхождения разнообразия антител.

13. Физико-химические свойства белков и методы их выделения.

14. Белки плазмы крови.

15. Белки системы свертывания крови.

16. Гемоглобин: структура, функция, молекулярная гетерогенность.

17. Метаболизм гемоглобина и его нарушения.

18. Применение белков и аминокислот в медицинской практике.

II
. ферменты

19. Многообразие, классификация и номенклатура ферментов.

20. Химическая природа ферментов. Мультиэнзимные комплексы. Изоферменты.

21. Кофакторы и коферменты, их роль в катализе.

22. Активный центр ферментов. Общее представление о механизме действия ферментов.

23. Свойства ферментов.

24. Основы кинетики ферментативных реакций.

25. Специфичность действия ферментов.

26. Влияние ингибиторов и активаторов на активность ферментов. Типы ингибирования.

27. Регуляция действия ферментов.

28. Изменение активности ферментов при болезнях (наследственные энзимопатии).

29. Применение ферментов в медицине.

iii
. нуклеиновые кислоты

30. Состав, строение и биологическая роль нуклеозидмоно-, ди- и три-фосфатов.

31. Конформации нуклеотидов и углеводных компонентов.

32. Структура и биологическая роль циклических мононуклеотидов.

33. Биологическая роль и пути биосинтеза АТФ.

34. Структурная организация нуклеиновых кислот.

35. Транспортные РНК.

36. Рибосомные РНК, рибосомы.

37. Матричные РНК.

38. Биологический код и его свойства.

39. Состав, строение и биологическая роль ДНК.

40. Правила Чаргафа. Укладка ДНК в хроматине и хромосомах.

IV
. углеводы. Липиды

41. Структура и биологическая роль важнейших для организма человека ди- и гомополисахаридов.

42. Строение и функции углеводных компонентов гликопротеинов (протеогликанов) и гликолипидов.

43. Пищевые жиры: структура, биологическая роль. Биологическая роль и структура глицерофосфолипидов.

44. Биологическая роль и структура сфинголипидов.

45. Биологическая роль и структура стероидов.

46. Липопротеины плазмы крови. Липопротеинемии.

47. Структура и функции биомембран.

V
. витамины

48. Классификация и номенклатура витаминов.

49. Особенности метаболизма водо- и жирорастворимых витаминов. Виды и причины нарушений обмена.

50. Коферментная функция витаминов.

51. Витамины группы А.

52. Витамины группы Д.

53. Витамины группы Е.

54. Витамины группы К.

55. Витамин F.

56. Витамин В1
.

57. Витамин В2
.

58. Пантотеновая кислота.

59. Витамин РР.

60. Витамин В6
.

61. Биотин.

62. Аскорбиновая кислота.

63. Фолиевая кислота: структура, биологическая роль.

64. Антианемические витамины.

65. Антигеморрагические витамины.

66. Витамины – регуляторы зрения.

67. Незаменимые пищевые факторы.

Vi
. энергетический обмен. митохондриальная цепь переноса электронов

68. Макроэргические соединения. Пути биосинтеза АТФ.

69. Биологическое окисление.

70. Принципы, схема и структурная организация дыхательной цепи.

71. Ферменты дыхательной цепи. Химическое строение их простетических групп.

72. Пиридинзависимые дегидрогеназы.

73. Флавинзависимые дегидрогеназы.

74. Ферменты цитохромной системы.

75. Компоненты дыхательной цепи неферментной природы.

76. Окислительное фосфорилирование АДФ. Механизмы сопряжения и фосфорилирования в дыхательной цепи.

77. Нарушение энергетического обмена. Гипоэнергетические состояния.

78. Регуляция биологического окисления и окислительного фосфорилирования.

Vii
. обмен и функции углеводов

79. Переваривание и всасывание углеводов в пищеварительном тракте.

80. Глюкоза как важнейший энергетический субстрат и метаболит углеводного обмена: общая схема источников и путей расходования глюкозы в организме.

81. Катаболизм глюкозы. Сравнительная характеристика основных путей распада глюкозы.

82. Гликолиз и его биологическая роль.

83. Спиртовое и молочно-кислое брожение.

84. Гликогенолиз.

85. Первый этап аэробного окисления глюкозы.

86. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты.

87. Цикл трикарбоновых кислот.

88. Баланс энергии распада глюкозы в аэробных процессах.

89. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы.

90. Окислительный и неокислительный пути образования пентоз.

91. Глюконеогенез.

92. Метаболизм гликогена. Гликогенозы и агликогенозы.

93. Роль УДФ-глюкозы в обмене углеводов.

94. Нарушения обмена углеводов.

viii
. обмен и функции липидов

95. Важнейшие липиды тканей человека. Классификация и биологическая роль.

96. Переваривание и всасывание пищевых липидов в ЖКТ. Нарушение этих процессов.

97. Структура и роль желчных кислот.

98. Незаменимые факторы питания липидной природы.

99. Ресинтез жиров в кишечнике. Роль хиломикронов в обмене жиров.

100.Окисление жирных кислот. Баланс энергии окисления.

101.Биосинтез жирных кислот.

102.Обмен триацилглицеролов в тканях.

103.Депонирование и мобилизация жиров в жировой ткани, регуляция синтеза и распада жиров.

104.Биосинтез фосфатидной кислоты и ее роль в метаболизме глицеролсодержащих липидов.

105.Понятие о биосинтезе сфинголипидов. Сфинголипидозы.

106.Холестерол: функции, обмен.

107.Биохимические основы развития атеросклероза.

108.Биосинтез и использование кетоновых тел.

ix
. обмен простых белков

109.Ферментативный гидролиз белков в пищеварительном тракте.

110.Источники и основные пути использования аминокислот в клетках. Понятие о глюкогенных и кетогенных аминокислотах.

111.Биологическая ценность белков. Азотистый баланс.

112.Дезаминирование аминокислот.

113.Трансаминирование аминокислот.

114.Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины (гистамин, серотонин, триптамин, g-аминомасляная кислота, катехоламины): образование, биологическая роль и инактивация.

115.Основные пути биосинтеза заменимых аминокислот (на примере аланина и аспартата).

116.Основные источники аммиака в организме. Механизм его токсического действия.

117.Пути использования и обезвреживания аммиака в организме.

118.Современные представления о биосинтезе мочевины.

119.Гипераммониемия. Причины возникновения.

120.Реакции трансметилирования. Роль глицина, серина и метионина в образовании одноуглеродных групп в реакциях трансметилирования.

121.Глюкогенные аминокислоты. Начальные этапы превращения серина, цистеина и треонина в глюкозу.

122.Роль глутаминовой и аспарагиновой кислот в обмене веществ.

123.Важнейшие механизмы обезвреживания веществ в печени.

124.Общая характеристика матричных синтезов.

x
. обмен нуклеиновых кислот

125.Распад нуклеиновых кислот в пищеварительном тракте и тканях.

126.Основные и запасные пути распада пуриновых нуклеотидов.

127.Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов.

128.Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов. Наследственная оротацидурия.

129.Основные и «запасные» пути биосинтеза пуриновых нуклеотидов.

130.Биосинтез нуклеотидов, необходимых для синтеза ДНК.

131.Нарушения обмена нуклеотидов и нуклеозидов.

132.Репликация.

133.Транскрипция. Обратная транскрипция.

134.Причины и виды повреждений ДНК.

xI
. гормоны

135.Основные системы регуляции метаболизма и межклеточной коммуникации.

136.Классификация гормонов. Общая характеристика метаболизма гидрофильных и липофильных гормонов.

137.Сравнительная характеристика механизма действия интра- и экстраклеточных гормонов

138.Тиреоидные гормоны: структура, биосинтез, влияние на обмен веществ. Изменение метаболизма при гипо- и гипертиреозе.

139.Регуляция обмена кальция и фосфора в организме человека.

140.Гормоны мозгового вещества надпочечников: структура, биосинтез, биологическая роль.

141.Регуляция обмена основных энергоносителей.

142.Кортикостероиды: структура, биологическая роль.

143.Гормоны поджелудочной железы (структура, синтез, биологическая роль).

144.Изменение гормонального статуса и метаболизма при сахарном диабете.

145.136. Метаболизм, механизм действия и биологическая роль адреналина.

146.137. Механизм действия контринсулярных гормонов на липидный обмен.

147.138. Механизм действия контринсулярных гормонов на углеводный обмен.

148.139. Роль гормонов в регуляции репродуктивной функции организма.

149.140. Роль инсулина в обеспечении гомеостаза.

XII
. механизмы обезвреживания токсических веществ

150.Основные механизмы обезвреживания токсических веществ.

151.Биотрансформация лекарственных веществ.

содержание

Предисловие ………………………………………………………….….. 3

Тема 1. Строение, классификация и биологическая роль

аминокислот …………………………………………….......… 4

1.1. Аминокислотный состав белков ………………………….... 4

1.2. Строение и биологическая роль протеиногенных

аминокислот …………………………………………….….... 8

1.3. Применение аминокислот в медицинской

и фармацевтической практике …………….………...…..… 15

1.4. Примерные варианты контрольной работы по теме

«Аминокислоты, классификация, строение

и биологическая роль» …………………..…………...….… 16

ТЕМА 2. Номенклатура отдельных ферментов …………………....… 20

2.1. Тривиальная номенклатура ферментов ………………...… 20

2.2. Варианты контрольной работы по теме «Номенклатура

отдельных ферментов» ……………………………………. 28

ТЕМА 3. Строение и биологическая роль нуклеотидов

и нуклеиновых кислот …………………….……….………. 49

3.1. Состав и строение нуклеиновых кислот ………………….. 49

3.2. Контрольная работа по теме «Строение и биологическая роль нуклеотидов и нуклеиновых кислот» ………………. 62

ТЕМА 4. Гормоны ……………………………………………………... 64

ТЕМА 5. Витамины ……………………………………………………. 66

5.1. Строение и биологическая роль жирорастворимых витаминов …………………………………………………… 66

5.2. Водорастворимые витамины ………………………………. 73

Основные вопросы к экзаменационным билетам по биохимии для студентов 4 курса медицинского факультета

специальности «Фармация» (заочное отделение) …….….. 81

Учебное издание

биологическая химия

Методические указания к контрольным работам и варианты контрольных работ для студентов заочного отделения медицинского факультета специальности «Фармация»

Составители:

В. В. Осташкова
, канд. биол. наук,

Н. Н. Немова,
доктор биол. наук,

Н. С. Зыкина,
канд. биол. наук

Редактор Л. П. Соколова

Подписано в печать 20.05.08. Формат 60 × 81 /16. Бумага газетная. Офсетная печать. 15,5 уч.- изд. л. Тираж 200 экз. Изд. № 114.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Отпечатано в типографии Издательства ПетрГУ

185910, Петрозаводск, пр. Ленина, 33